Khoa Hoá học - hus.vnu.edu.vn (289).pdf · Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô nhiễm nước là một trong các nguyên nhân chính gây tử

Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN

Ngô Thị Minh Tân – 2011 Luận văn Thạc sỹ khoa học 1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp

nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc

thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều

nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó

khăn, hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công

nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường. Mặt

khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận

thức của con người về môi trường còn chưa cao, nên lượng chất thải sinh hoạt

cũng bị thải ra môi trường ngày càng nhiều. Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm

trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước,

sức khỏe, đời sống của nhân dân. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong

những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên. Ngày nay

vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của

nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư.

Và đây cũng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong quá trình

công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ở Việt Nam sử dụng nước mặt

là nguồn nước chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Tuy

nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải sinh

hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu đô thị, khu dân cư, nông thôn, các

làng nghề sản xuất,... với nhiều loại chất ô nhiễm, kể cả các hợp chất hữu cơ

phức tạp, đa dạng, có những dạng tồn tại khó xử lý, nguy hiểm cho sức khoẻ con

người. Một số nhà máy nước đã có những biện pháp cố gắng giảm thiểu sự tồn

tại của các hợp chất hữu cơ trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn cho

nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu những cơ sở khoa học chắc chắn, hiệu quả



xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn trong giải pháp bố trí công

trình và trong quản lý vận hành.

Mỗi người mỗi ngày cần khoảng 20 lít nước ngọt để ăn, uống. Ngoài ra

cần từ 50 đến 150 lít nước sinh hoạt. Dân số ngày một tăng, nông nghiệp ngày

một phát triển vì thế tài nguyên nước ngày càng khan hiếm và ngày càng bị ô

nhiễm nặng nề hơn. Hậu quả đối với sức khỏe con người là gây hại đến hệ thống

tiêu hóa, bệnh đường ruột. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô

nhiễm nước là một trong các nguyên nhân chính gây tử vong từ yếu tố môi

trường. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cần phải phân tích, kiểm soát các

chất cơ clo mạch ngắn trong nước sinh hoạt, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành

nghiên cứu đề tài:

“Đánh giá ô nhiễm các chất cơ clo mạch ngắn trong nước cấp sinh hoạt

tại một số vùng thuộc nội thành Hà Nội”.

Nội dung thực hiện của đề tài này gồm:

- Khảo sát điều kiện tối ưu để chiết các hợp chất cơ clo dễ bay hơi trong môi

trường nước sinh hoạt với kỹ thuật không gian hơi.

- Khảo sát các điều kiện tối ưu để định tính và định lượng hợp chất cơ clo dễ

bay hơi trên thiết bị sắc kí khí detectơ cộng kết điện tử (GC-ECD).

- Áp dụng qui trình phân tích đã chọn xác định hàm lượng một số chất cơ clo

dễ bay hơi như Diclometan; Triclometan; Tricloetylen và Tetracloetylen

trong nước cấp sinh hoạt thuộc khu vực nội thành Thành phố Hà Nội



CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi [1,3,4,6,16]

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs, Volatile organic compounds) là

các chất hữu cơ dễ bay hơi ở nhiệt độ không khí bình thường. Có hàng nghìn sản

phẩm khác nhau chứa VOCs được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày như: các

sản phẩm công nghiệp, thương mại, đồ dùng gia đình… Sự ô nhiễm VOCs trong

môi trường chủ yếu do hoạt động xả thải các chất thải công nghiệp, sản xuất và

sử dụng sản phẩm có chứa các dung môi như: sơn, hoá chất làm sạch, xăng,

dung môi, mỹ phẩm, chất dính công nghiệp… VOCs thường không hấp phụ vào

đất ở nồng độ thấp và dễ dàng bay hơi vào không khí, và từ nước đi vào đất (khi

nước được sử dụng cho mục đích tưới tiêu).

Các VOCs đôi lúc được phát thải ngẫu nhiên vào môi trường và trở thành

một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất, không khí và nước (nước

ngầm hoặc nước mặt). Các VOCs là một trong những tác nhân chính liên quan

đến sự hình thành của ozon mặt đất. Một số VOCs phản ứng với NOx trong

không khí khi có ánh sang mặt trời tạo ra ozon. Ở khí quyển tầng cao, ozon hấp

thụ các tia UV do đó bảo vệ con người, động thực vật khỏi tiếp xúc với bức xạ

mặt trời nguy hiểm. Nhưng ở tầng khí quyển thấp hơn chúng lại gây ra mối đe

doạ tới sức khoẻ con người bằng việc gây ra các vấn đề về hô hấp. Thêm vào đó,

nồng độ cao của ozon ở khí quyển tầng thấp có thể huỷ hoại mùa màng, cây

trồng.

Các VOCs có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua đường hô

hấp, qua tiếp xúc với da, qua thực phẩm và các nguồn nước uống. Chúng có thể



gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con người như: đau mắt,

viêm họng, đau đầu, gây ung thư, ảnh hưởng đến gan, thận…

Một số VOCs được sử dụng phổ biến cho mục đích công nghiệp và dân

dụng như: axeton, diclometan, clorofom, toluen, benzen, etylbenzen, xylen,

styren, naphtalen… Trong luận văn tập trung vào nghiên cứu các hợp chất cơ

clo mạch ngắn dễ bay hơi (các dẫn xuất clo chứa 1 đến 2 cacbon), đó là:

diclometan, clorofom, tricloetylen và tetracloetylen.

1.2. Giới thiệu về các hợp chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi

Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi là một nhóm chất thuộc các hợp

chất hữu cơ dễ bay hơi. Do độc tính và tác hại đối với môi trường mà người ta

đặc biệt chú ý đến các hợp chất này. Một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi

thường gặp như: diclometan; clorofom; tricloetylen; tetracloetylen; vinylclo;

cacbon tetraclorit; 1,1- dicloetan; 1,2 – dicloetan; 1,1 – dicloeten; 2,2 –

diclopropan; 1,1,1 – tricloetan; 1,1,2 – tricloetan; 1,2,3 – triclopropan,…

Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi chủ yếu được dung trong công

nghiệp và một số sản phẩm dùng trong gia đình. Do đó, nguồn thải chứa các

chất này chủ yếu từ nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp như [5]; hoạt

động phân tích hoá học và sử dụng hoá chất trong phòng thí nghiệm; cơ sở giặt

khô là hơi; cơ sở sản xuất và pha sơn; cơ sở sản xuất chất tẩy rửa; cơ sở sản xuất

các chi tiết kim loại, điện tử; khu vực hoạt động thương mại, dịch vụ, y tế, …

Với các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi nói riêng và các VOCs nói

chung, hô hấp là con đường chủ yếu để chúng xâm nhập vào cơ thể con người

cũng như động vật, sau đó là sự xâm nhập qua da và qua đường tiêu hoá. Sự lưu

chuyển các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong môi trường và tác động đến

hệ sinh thái và con người được chỉ ra trong hình 1.



Hình 1.1: Sơ đồ sự lưu chuyển các chất cơ clo mạch ngắn

dễ bay hơi trong môi trường

Một số tiêu chuẩn cho phép các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong

môi trường nước được nêu trong bảng 1.1 dưới đây.

Bảng 1.1 : Một số tiêu chuẩn quy định về nồng độ các chất cơ clo

mạch ngắn dễ bay hơi trong nước ăn uống

Stt

Tên chất

CTPT

USEPA

(mg/L)

WHO

(mg/L)

TCVN

(mg/L)

1 Diclometan CH2Cl2 0,005 0,02 0,02

2 Tricloetylen C2HCl3 0,005 0,03 0,03

3 Tetracloetylen C2Cl4 0,005 0,01 0,02

4 Triclometan CHCl3 0,008 0,06 0,02



- USEPA: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn

uống do cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ ban hành.

- WHO: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn

uống do Tổ chức y tế thế giới ban hành [16].

- TCVN: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn, uống do Bộ Y tế Việt Nam ban hành

(QCVN 01 – 2009/BYT) [12].

1.3. Cấu tạo và tính chất của một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi

1.3.1. Diclometan

a. Đặc tính hóa lý [14]

- Tên gọi: Diclometan. Các tên gọi khác: metylen clorua, metylen diclorua,

metylen biclorua.

- Công thức cấu tạo Cl Cl C H H - Công thức phân tử: CH2Cl2

- Khối lượng phân tử: M = 84,93 đvC.

- Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 400C.

- Nhiệt độ nóng chảy: -95,10C.

- Tỷ trọng ở 200C: d = 1,33 g/cm3.

- Hằng số điện môi ở 250C: £ = 8,93.

- Độ nhớt ở 250C : η = 0,413 mPa.s.

- Áp suất hơi ở 500C: P = 145 Kpa.

- Dạng dung dịch: dung môi diclometan là một chất lỏng không màu, dễ

bay hơi, có vị ngọt. Khi tiếp xúc với nhiệt (> 4000C) nó bị phân hủy thành

photgen, HCl … [ 6 ]



- Độ hòa tan: tan ít trong nước (1,3 g/100g H2O ở 250C); tan trong

tetraclorua cacbon; tan hoàn toàn trong etanol, etylete, DMF.

- Độ tinh khiết: 99,9%

b. Ứng dụng

Diclometan (CH2Cl2) là hợp chất có khả năng bay hơi cao và có thể hoà

tan rất nhiều hợp chât hữu cơ nên nó là một dung môi lí tưởng cho rất nhiều quá

trình hoá học khác nhau. Nó là loại dung môi được sử dụng nhiều trong công

nghiệp sơn, chất tẩy rửa và sản xuất nhựa. Trong công nghiệp thực phẩm,

Diclometan được sử dụng để chiết các chất cafein từ quả cà phê, chiết hương

liệu từ cây hoa bia. Trong nông nghiệp, chúng được sử dụng làm dung môi của

loại thuốc phun bảo quản quả dâu tây và quả xương cá. Ngoài ra, Diclometan

còn được sử dụng làm một tác nhân tạo bọt trong bọt poliuretan. Một hãng bán

hàng lớn “EMA Plastic Weld” của Mỹ gọi Diclometan là một hợp phần của

công nghiệp sản xuất hiện đại. Lượng Diclometan được sản xuất trung bình

hàng năm trên thế giới là 570 000 tấn.

c. Độc tính [24]

Diclometan (CH2Cl2) được chuyển hóa bởi oxi nguyên tử (tự do) như

sau

HO MO - HCl

CH2Cl2 Cl CH HC = O HCl + CO (1) (O) Cl Cl

Ở một số loài động vật, nó cũng được chuyển hóa bởi cytosolic glutathion

transferase (GTF) tạo ra S - clometylglutathion trung gian có hoạt tính mạnh:

H GSH +H2O CH2Cl2 GS C Cl GS CH2OH (2) GTF - HCl H



Con đường chuyển hóa sinh học thứ (2) chỉ được tiến hành khi con đường

chuyển hóa thứ nhất (1) đã được bão hòa, và con đường chuyển hóa sinh học thứ

(2) không phải là xảy ra ở tất cả các loài động vật. Người ta nghi ngờ liệu

CH2Cl2 có được chuyển hóa bởi cơ chế này ở người hay không.

Diclometan gây mê ở hàm lượng cao, có nghi ngờ gây ung thư [15], là tác

nhân làm suy yếu hệ thần kinh trung ương, kích thích da và niêm mạc, đặc biệt

khi sự bay hơi bị cản trở. Khi đó, sự tiếp xúc kéo dài có thể gây ra những vết

bỏng hóa chất. Tiếp xúc với diclometan qua đường hô hấp và qua dẫn tới mức

CO.Hb (cacboxy hemoglobin) lớn, thời gian bán hủy sinh học dài hơn so với

mức tiếp xúc trực tiếp với cacbon monoxit (CO) [8]. Ngoài ra, diclometan còn

có thể làm suy giảm chức năng của gan và thận.

Diclometan là chất gây độc cấp thấp. Sự nhiễm diclometan theo đường

nước uống có thể không đáng kể so với các nguồn khác. Một nghiên cứu trên

chuột bạch được cho hít thở diclometan, kết quả cho thấy nó có tính gây ung

thư, còn một nghiên cứu khác thực hiện bằng đường uống thì bằng chứng thu

được chỉ có tính gợi ý. Diclometan được xếp vào nhóm độc 2B, tuy nhiên các

bằng chứng có được cho thấy nó không phải là tác nhân gây ung thư qua cơ chế

nhiễm độc gen [7, 14, 24].

1.3.2. Triclometan

a. Đặc tính hóa lý [14]

Tên gọi: triclometan, tên thương mại là clorofom. Các tên gọi khác như: metan

triclo, metyl triclo.

- Công thức cấu tạo

Cl Cl C H Cl

- Công thức phân tử: CHCl3




- Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 61,10C.

- Nhiệt độ nóng chảy: - 63,60C.

- Tỷ trọng ở 200C : d= 1,48 g/cm3

- Hằng số điện môi ở 200C : = 4,81

- Độ nhớt ở 500C : η = 0,427 mPa.s.

- Áp suất hơi ở 1000C: P = 308 Kpa.

- Dạng dung dịch: dung môi triclometan là một chất lỏng không màu, dễ

bay hơi, không dễ cháy, có mùi đặc trưng. Nó có thể bị oxi hóa bởi các

tác nhân oxi hóa mạnh tạo thành photgen và khí clo [24].

- Độ hòa tan: tan ít trong nước ( độ tan ở 200C là 0,8 g/100 g H2O); tan

trong axeton; tan hoàn toàn trong etanol, etylete, ete dầu hỏa, benzen,

tetraclorua cacbon,… [6,8 ].


b. Ứng dụng

Triclometan hay clorofom được dùng làm dung môi và thường được dùng

làm nguyên liệu trong các ngành công nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu, sản xuất

thuốc và dược phẩm, trong sản xuất các loại hương liệu và mỹ phẩm. Trong y

học nó được sử dụng làm chất gây mê. Trong nông nghiệp, CHCl3 được sử

dụng làm thuốc bảo quản lương thực, diệt nấm mốc cho các kho chứa nông sản.

Còn trong các phòng thí nghiệm, nó được dùng làm dung môi và bảo quản mẫu

nước [8, 14]

c. Độc tính

Clorofom cũng là một đối tượng cho sự chuyển hóa khử và tạo thành các

gốc hóa học hoặc carben (là hợp chất cacbon thể hiện hai hóa trị với nguyên tử

cacbon, hai điện tử hóa trị được phân bố trong các hóa trị, chẳng hạn: CH2 )

chịu trách nhiệm đối với độc tính gen [1,16, 24].

CHCl3 được chuyển hóa oxi hóa như sau:



O

MO - HCl CHCl3 HO CCl2 Cl C Cl (O) Cl Photgen Photgen trung gian có hoạt tính mạnh, có thể tác dụng với các thành phần

nuclephili DNA do đó tạo ra các ảnh hưởng độc tính gen. Tuy vậy, chưa có bằng

chứng nào về ảnh hưởng gây ung thư hoặc gây đột biến của photgen [24].

Clorofom là một dẫn xuất thế halogen của metan - trihalometan, là một

trong những sản phẩm phụ của quá trình khử trùng nước bằng clo. Clorofom là

hợp chất bền, có mặt trong nước sông, nước ngầm do ô nhiễm công nghiệp,

nông nghiệp, xuất hiện trong nước máy do phản ứng clo hóa những hợp chất

hữu cơ có trong nước tự nhiên. Clorofom không những được sinh ra trong quá

trình xử lý nước mà còn tiếp tục hình thành trong hệ thống phân phối nước dưới

tác dụng của clo dư [1]. Nồng độ clorofom trong nước uống đôi khi lên đến vài

trăm g/L. Trong môi trường không khí nồng độ của nó thường rất thấp, còn

trong một số loại thực phẩm người ta đã phát hiện được clorofom ở nồng độ từ

1-30 g/kg [15].

Clorofom được hấp thụ qua đường hô hấp và qua da, sau đó có thể tạo

thành nhiều chất chuyển hóa trung gian có hoạt tính với lượng tùy thuộc vào

loài và giới tính. Khi tiếp xúc lâu dài với clorofom ở mức độ >15 mg/kg thể

trọng/ngày có thể gây ra những thay đổi ở thận, gan và tuyến giáp [15].

Clorofom xâm nhập vào cơ thể sẽ nhanh chóng đi vào máu và vận chuyển

tới các tế bào. Quá trình trao đổi chất của clorofom diễn ra trong gan. Clorofom

thải ra khỏi cơ thể qua phổi dưới dạng khí CO2 và qua thận dưới dạng clorua.

Clorofom làm suy yếu hệ thần kinh trung ương, gây ảnh hưởng xấu tới gan và

thận. Ảnh hưởng độc tức thời của clorofom là mất ý thức, có thể dẫn tới hôn mê

rồi chết. Thận bị nguy hiểm sau 24 - 48 giờ, gan tổn thương sau 2 - 5 ngày

nhiễm độc.



LD50 của clorofom đối với người: 630 mg/kg khối lượng cơ thể.

LD50 của clorofom đối với chuột: 1120 mg/kg khối lượng cơ thể.

Khả năng gây ung thư: các thí nghiệm đã chứng minh khả năng gây u gan

của clorofom đối với động vật gặm nhấm ở liều cao. Đối với người, đã có nhiều

khảo sát dịch tễ học cho thấy có mối liên hệ giữa nồng độ clorofom trong nước

uống và một số trường hợp tử vong do ung thư bàng quang, gan, ruột. Nếu nồng

độ clorofom trong nước là 0,03 mg/L, mỗi ngày uống 2 lít nước, thì rủi ro mắc

bệnh ung thư là 1/100.000 trong suốt thời gian sống [1].

1.3.3. Tricloetylen

a. Đặc tính hóa lý [6, 14].

Tên gọi: tricloetylen. Các tên gọi khác: tricloeten, tricloran, tricloren,

clorylen, trimar…

- Công thức cấu tạo:

Cl Cl

C C

H Cl

- Công thức phân tử: C2HCl3


- Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 87,20C.

- Nhiệt độ nóng chảy: -84,7 0C.

- Tỷ trọng ở 200C: d = 1,46 g/cm3.

- Hằng số điện môi ở 280C: = 3,39.

- Độ nhớt ở 750C: η = 0,376 mPa.s.

- Áp suất hơi ở 750C: P = 69,3 Kpa.

- Dạng dung dịch: dung môi tricloetylen là một chất lỏng không màu, dễ

bay hơi, mùi dễ chịu hơn clorofom. Khi tiếp xúc với bề mặt nóng hoặc

lửa, nó bị phân hủy tạo thành chất độc, trong đó có photgen và HCl. Nó



cũng bị phân hủy bởi ánh sáng và khi tiếp xúc với kiềm mạnh tạo ra

cloaxetylen, chất này làm tăng nguy cơ cháy.

- Độ hòa tan: không tan trong nước; tan hoàn toàn trong etanol, etylete,

clorofom.


d. Ứng dụng

Tricloetylen là dung môi chủ yếu được dùng để làm sạch khô, khử dầu

mỡ kim loại, làm chất gây mê và dung môi trong y học, được sử dụng nhiều

trong công nghiệp sản xuất ô tô, luyện kim và một số ngành khác [6].

c. Độc tính

Tricloetylen xâm nhiễm chủ yếu vào khí quyển nhưng cũng có thể đi vào

nước bề mặt và nước ngầm do chất thải công nghiệp. Người ta dự đoán rằng

mức độ phơi nhiễm với tricloetylen từ không khí sẽ lớn hơn từ nước uống và

thực phẩm. Trong nước bề mặt, tricloetylen có nồng độ thấp do đặc tính dễ bay

hơi. Trong nước ngầm yếm khí, tricloetylen có thể bị khử thành các hợp chất

độc hơn bao gồm cả vinylclorua [20]. Tricloetylen là chất ô nhiễm thường xuyên

phát hiện thấy trong nước ngầm. Theo số liệu của Tổ chức Bảo vệ Môi trường

của Mỹ (USEPA) cho thấy nồng độ của nó trong nước ngầm là khoàng 1 - 20

g/L [1]

Với tricloetylen hoặc tetracloetylen, sự chuyển hóa oxi hóa hầu như có

thể xảy ra không chiu trách nhiệm đối với các ảnh hưởng độc tính gen. Cơ chế

của quá trình này được chỉ ra dưới đây [24].

Con đường chuyển hoá của tricloetylen như sau [24]



Cl Cl GSH Cl SG Cl Xystein

H Cl Sự chuyển vị H Cl H Cl

Thận

Β - lyaza

Khả năng gây ung thư Cl SH

Khả năng gây đột biến gen + NH4+ + CH3COCOO

H Cl

(-Lyaza: enzyme xúc tác sự phân cắt không thuỷ phân chất nền của nó với sự

hình thành liên kết kép. Xystein (Cysteine) có CTPT là C3H7O2NS – axit amin

kết tinh, tồn tại như một thành phần của glutathione và xystein [24] ).

Tricloetylen là chất gây độc đặc biệt, bởi vì các sản phẩm chuyển hóa của

tricloetylen trong cơ thể liên kết với protein và axit nucleic gây ảnh hưởng tới hệ

thống thần kinh và gan như: gây rối loạn ở hệ thống thần kinh trung ương, nghi

ngờ gây ung thư gan. Đồng thời cũng thấy có hiện tượng kích thích mắt, họng

nhức đầu, mệt mỏi, lú lẫn tâm thần. Hơi tricloetylen nhanh chóng đi vào hệ tuần

hoàn qua phổi, do đó lan truyền đi khắp cơ thể. Ở mức độ nnào đó, dung môi

này tích tụ trong mỡ và các mô nên các triệu chứng có chiều hướng dai dẳng và

không khỏi được. Người ta nhận thấy rằng, tricloetylen chuyển hóa chậm trong

cơ thể thành dạng epoxide còn độc hơn nhiều so với chất đầu. Tricloetylen còn

có thể gây ra bệnh điếc nghề nghiệp, quan trọng hơn nữa là nó gây ra những rủi

ro nghiêm trọng cho sức khỏe một cách âm ỉ [15].

Trong cơ thể động vật gặm nhấm 50% tricloetylen tích lũy ở buồng trứng,

25% ở mô mỡ. Tricloetylen đào thải khỏi cơ thể theo đường phổi, nước tiểu, mồ

hôi và nước bọt [1]. Tricloetylen là chất gây đột biến đối với hệ vi khuẩn và

động vật gặm nhấm. Nó có thể tạo thành liên kết cộng hóa trị với các đại phân tử

của tế bào, dẫn tới gây ung thư. Nếu nồng độ tricloetylen trong nước là 30 g/L,



mỗi ngày uống 2 lít nước thì rủi ro ung thư là 1/100.000 trong suốt thời gian

sống [1].

1.3.4. Tetracloetylen

a. Đặc tính hóa lý [6, 14]

Tên gọi: tetracloetylen. Các tên gọi khác: tetracloeten, percloetylen,

etylentetraclorua, didakene, perclene…

- Công thức cấu tạo

Cl Cl

C C

Cl Cl

- Công thức phân tử: C2Cl4

- Khối lượng phân tử: M = 165,83đvC.

- Nhiệt độ sôi ở 760 mm Hg: 121,30C.

- Nhiệt độ nóng chảy: - 22,30C.

- Tỷ trọng ở 200C: d = 1,62 g/cm3.

- Hằng số điện môi ở 300C: ε = 2,27.

- Độ nhớt ở 1000C: η = 0,442 mPa.s.

- Áp suất hơi ở 1000C : P = 54,2 Kpa.

- Dạng dung dịch: dung môi tetracloetylen là một chất lỏng không màu, rất

linh động, có mùi giống với mùi của clorofom.

- Độ hòa tan: tan hoàn toàn trong etanol, etylen, clorofom, benzen.

- Độ tinh khiết: 99,9%.

b. Ứng dụng:

Tetracloetylen đã và đang được dùng làm dung môi để làm sạch khô và

một phần làm chất khử dầu mỡ, Hiện nay, người ta đã phát hiện ra nó có mặt

trong xăng [6, 8]. Tetracloetylen phân bố rộng rãi trong môi trường và được phát

hiện ở lượng vết trong nước, không khí, thực phẩm đóng gói, mô người và động



vật dưới nước. Lượng cao nhất được tìm thấy trong khu công nghiệp sản xuất

chất khử dầu và làm sạch khô.

c, Độc tính:

Tetracloetylen xâm nhập vào nước do các nguồn thải công nghiệp, dân

dụng. Đôi khi sự phát tán tetracloetylen có thể làm nồng độ của nó trong nước

ngầm cao lên. Trong ngầm yếm khí nó có thể bị khử thành các hợp chất độc

hơn, bao gồm cả vinylclorua [16]. Tetracloetylen có mặt trong nước bề mặt ở

nồng độ <1 μg/L, tuy nhiên trong nước ngầm hàm lượng của nó cao hơn,

khoảng 0,2 - 3,1 μg/L [1].

Ở nồng độ cao, tetracloetylen có ảnh hưởng độc cấp và làm suy yếu hệ

thần kinh trung ương. Với nồng độ thấp, nó gây hại cho gan và thận [16]. Trong

cơ thể tetracloetylen hấp thụ ở ruột, hợp chất này bị chuyển hóa qua nhiều giai

đoạn thành tricloaxetic và thải ra ngoài qua nước tiểu. Tetracloetylen gây đột

biến cho một số loại vi khuẩn do khả năng thay thế và thay đổi cấu trúc trong tế

bào, bị nghi ngờ là tác nhân gây ung thư. Nếu nồng độ tetracloetylen trong nước

là 10 μg/L, mỗi ngày uống 2 lít nước thì rủi ro ung thư là 1/100.000 trong suốt

thời gian sống [1].

1.4. Sự lưu chuyển và tác hại của các chất cơ clo mạch ngắn đối với sức

khỏe con người. [14, 24, 32]

Sự có mặt của các chất cơ clo mạch ngắn trong môi trường không khí và

nước không chỉ ảnh hửng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sức khỏe con người theo cơ

chế trên mà còn có tác động trực tiếp tới hệ sinh thái trên trái đất. Sự có mặt của

các chất cơ clo như tetraclometan, tricloetan là một trong những nguyên nhân

gây ra sự phá hủy tầng ôzon - một hiểm họa lớn hiện nay của trái đất.

Cách đây khoảng hơn chục năm, một số nhà khoa học người Đức đã bỏ ra

nhiều công sức để nghiên cứu nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn, đặc biệt là

tetracloetylen và sự dịch chuyển, sự phân bố của chúng trong quyển đối lưu



bằng cách lấy các mẫu trong không khí ở các hòn đảo rất xa các trung tâm công

nghiệp quan trọng. kết quả nghiên cứu của họ đã cho thấy rằng các hợp chất cơ

clo mạch ngắn vượt qua vùng hội tụ nhiệt đới ngăn cách các khối không khí của

Bắc bán cầu với Nam bán cầu, và gây tổn hại cho Nam bán cầu. Theo tính toán

của các nhà khoa học, hàng năm có ít nhất 80% sản lượng của các hợp chất cơ

clo (khoảng hơn 480.800 tấn/năm) tác động đến quyển đối lưu. Do các hợp chất

cơ clo tương đối bền trong không khí (ví dụ: tetracloetylen: 25 ngày ) nên các

chất này dưới tác động của tia tử ngoại sẽ bị phân hủy một phần tạo ra clo, khí

này tấn công trực tiếp vào tầng ozon, một nhân tố làm thủng tầng ozon.

Tại Hà Lan, người ta cũng đã tìm thấy sự có mặt của các hợp chất cơ clo

mạch ngắn trong hơi thở của những người sống cạnh các xưởng giặt khô tại

trung tâm thủ đô Hà Lan, nồng độ của chúng giảm dần khi dịch chuyển xa các

xưởng đó, điều này ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe đặc biệt là của người già và

trẻ em.

1.5. Các phương pháp chuẩn bị mẫu

1.5.1. Giới thiệu chung

Chuẩn bị mẫu (tiền xử lý, tách, chiết, tinh chế chất ra khỏi mẫu thô ban

đầu) là một công việc chi phối nhiều thời gian và công sức nhất trong thành

công của phương pháp phân tích [1, 5, 6] Sự lựa chọn kỹ thuật chuẩn bị mẫu

phụ thuộc chính vào dạng mẫu, khả năng bay hơi hoặc nồng độ của các chất cần

xác định. Mẫu phân tích thường tồn tại ở ba dạng chính: mẫu khí, mẫu lỏng và

mẫu rắn.

Kỹ thuật chuẩn bị mẫu được áp dụng rộng rãi trong phân tích mẫu khí là

dùng chất hấp phụ (kỹ thuật định lượng tự động hay gián đoạn) và ngưng tụ

mẫu, trong đó kỹ thuật dùng chất hấp phụ được coi trọng hơn cả. Sau đó các cấu

tử được giải hấp ra khỏi chất hấp phụ nhờ nhiệt hoặc dung môi chiết. Trong các

phương pháp được tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (U.S.EPA) giới thiệu để xử lý



mẫu khí đã dùng nhiệt để giải hấp các chất hữu cơ bay hơi ra khỏi cột chứa chất

hấp phụ [15].

Đối với mẫu lỏng, việc chuẩn bị mẫu nhìn chung đỡ phức tạp hơn so với

mẫu khí, bán rắn, mẫu rắn hoặc mẫu sinh học bởi thành phần xác định và tính

đồng nhất của mẫu lỏng tốt hơn. Trong trường hợp mẫu nước, nguyên tắc cơ bản

đẻ lưu mẫu là làm đầy mẫu trong bình chứa (không có không gian hơi) và giữ

mẫu ở khoảng 40C cho đến khi phân tích [5, 6, 23]. Kỹ thuật chuẩn bị mẫu thông

thường trong phân tích mẫu lỏng là làm bay hơi, dùng chất hấp phụ, dùng dung

môi chiết và chiết màng. Nhìn chung, các kỹ thuật chuẩn bị mẫu lỏng được phân

loại thành các nhóm như sau: nhóm kĩ thuật chiết dung môi gồm chiết đơn giọt

(SDE) và vi chiết dung môi (SME) cả hai kỹ thuật này đều dùng với lượng nhỏ

dung môi; kỹ thuật chiết pha rắn gồm kỹ thuật tự động và vi chiết pha rắn

(SPME); kỹ thuật chiết khí gồm không gian hơi (HS), không gian hơi màng

mỏng (TLHS), bẫy lọc và loại trừ (PT), phân tích loại bỏ theo chu trình kín

(CLSA); kỹ thuật chiết màng bao gồm kỹ thuật màng lồng ghép khối phổ

(MIMS) và chiết màng.

1.5.2. Các kỹ thuật chuẩn bị mẫu truyền thống

Kỹ thuật trực tiếp:

Lấy mẫu trực tiếp là một kỹ thuật đơn giản nhất trong các kỹ thuật chuẩn

bị mẫu đang được sử dụng. Không cần qua các bước xử lý phức tạp, mẫu sau

khi được thu thập về và có thể đưa trực tiếp vào thiết bị để phân tích ngay dưới

dạng lỏng hoặc khí. Ưu điểm của kỹ thuật này là chỉ cần các thao tác xử lý thô

như gạn lọc, thêm tác nhân phản ứng …, do đó không cần các thiết bị phụ trợ

cho quá trình tách, chiết, chưng cất và đăc biệt không sử dụng dung môi độc hại.

Tuy nhiên, vì là kỹ thuật xử lý mẫu trực tiếp nên nó sẽ có những hạn chế nhất

định như khả năng chọn lọc kém, phép phân tích có thể bị sai do ảnh hưởng của

các tạp chất không mong muốn, và giới hạn phát hiện khi sử dụng kỹ thuật này

thường thấp [6, 25, 37].



Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng

Chiết lỏng - lỏng là một kỹ thuật tách chất đơn giản và trung thực nhất. Kỹ thuật

này thường được sử dụng để làm sạch hoặc để tách một cấu tử riêng hoặc một

loạt các cấu tử từ mẫu mẹ. Mẫu rắn hoặc lỏng được chiết bằng dung môi hữu cơ

thích hợp [5, 6]. Đối với các mẫu nước, dung môi phải không tan trong nước. Sự

lựa chọn dung môi chiết phụ thuộc vào tính tan của chất phân tích ở trong dung

môi đó và vào sự dễ dàng tách được chất cần tách ra khỏi mẫu. Sự làm giàu chất

và hiệu quả của phương pháp chiết phụ thuộc vào tỉ số thể tích của mẫu, dung

môi chiết và vào hệ số phân bố. Tỷ lệ thể tích mẫu/dung môi không thể quá rộng

vì nó có ảnh hưởng đến độ chính xác khi định lượng. Hệ số phân bố có thể được

cải thiện nhờ thay đổi pH của dung dịch mẫu, khử muối hoặc sử dụng ion đối,

… Các quá trình chiết lỏng - lỏng trên cột và chiết đối dòng.

Chiết không liên tục: Được thực hiện bằng cách lắc mẫu cùng với

dung môi chiết và được dùng trong những trường hợp có hệ số phân

bố lớn và có thể bỏ qua sự mất mát chất nào đó.

Chiết liên tục: Được áp dụng cho những trường hợp có hệ số phân bố

nhỏ, buộc phải chiết đoạn lặp nhiều lần, nên tốt hơn là ta tiến hành

chiết liên tục, cũng như đối với những trường hợp không thể bỏ qua

được sự mất mát chất (chiết phân tích).

Chiết lỏng - lỏng trên cột: là một phương pháp chiết lỏng - lỏng khác

được sử dụng nhiều gần đây, chiết lỏng - lỏng trên cột cũng dựa vào

định luật phân bố của chất tan giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau.

Trong phân tích các chất ưa dầu (kị nước) ở trong các mẫu phức tạp

như dịch cơ thể, các mẫu môi trường, phân tích tồn lưu, việc chuẩn bị

mẫu bằng phương pháp chiết thông thường (dùng phễu chiết) thường

gặp những điều bất lợi: sự hình thành nhũ, sự tách pha kém, tiêu tốn

nhiều dung môi và thời gian. Phương pháp chiết lỏng - lỏng trên cột



trong trường hợp ở đây tỏ ra hiệu quả hơn, tránh được những điều bất

lợi nêu trên, không cần làm khô dung môi thu được và độ thu hồi cao.

Chiết đối dòng: chiết đối dòng cho phép tách các chất có hệ số phân

bố gần nhau, tuy nhỉên hiện nay ít dùng vì đòi hỏi thiết bị chuyên

dùng đắt tiền và không cho phép tách những hỗn hợp phức tạp [5, 6].

Kỹ thuật chiết lỏng - rắn

Chiết lỏng - rắn dùng để tách các chất phân tích ra khỏi vật rắn (thực vật,

đất, các mẫu sinh học…) bằng dung môi thích hợp. Chất phân tích trong mẫu

vật rắn thường nằm ở thành nang nhỏ hoặc phân tán trong chất rắn, vì vậy cần

nghiền nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và chất phân tích. Tùy thuộc

vào tính phân cực của chất cần tách ta lựa chọn dung môi chiết, bắt đầu từ

những dung môi hidrocacbon nhẹ với những chất ít phân cực đến những dung

môi phân cực hơn như đietyl, ete, axeton, etanol kể cả nước đối với những chất

phân cực. Quá trình chiết lỏng - rắn có thể tiến hành theo phương pháp chiết

đoạn hoặc chiết liên tục tùy theo yêu cầu của việc chiết.

Chiết đoạn: Quá trình chiết đoạn có hiệu quả thấp hơn so với quá trình

chiết liên tục. Trong quá trình này mẫu rắn được ngâm vào dung môi

trong cối nghiền, trong bình tam giác hoặc trong cốc một thời gian,

sau đó dịch chiết được tách ra bằng lắng gạn hoặc lọc hoặc quay li

tâm. Cặn còn lại có thể được chiết tiếp một hai lần nữa bằng dung môi

mới. Các dịch chiết được gộp lại và cho bay hơi để thu sản phẩm và

xử lý trực tiếp.

Chiết liên tục: Quá trình chiết liên tục được thực hiện trong một thiết

bị riêng, tốt nhất là sử dụng bộ chiết Soxhlet cải tiến. Trong đó phần

thân máy chứa ống giấy đựng mẫu được cải tiến để hơi nóng dung

môi bốc lên bao quanh được ống đựng mẫu, nhờ đó chất được chiết

bằng dung môi nóng, không phải bằng dung môi ngưng lạnh [5, 6].

Kỹ thuật chiết pha rắn



Chiết pha rắn (Solid phase extraction: SPE) là một quá trình bao gồm một

pha tĩnh ( pha rắn) và một pha động (pha lỏng hoặc pha khí ). Các cấu tử cần

quan tâm và các chất cản trở nằm trong pha lỏng. Khi cho mẫu lỏng chảy qua

cột nhồi chất hấp lưu chuyên dụng, trong trường hợp lý tưởng, các cấu tử cần

quan tâm được lưu lại trên chất hấp lưu, còn các chất cản trở không bị lưu giữ

được thải loại ra khỏi cột theo dòng chảy, sau đó chất cần quan tâm được rửa

giải ra khỏi cột nhờ dung môi thích hợp, hoặc ngược lại các chất cản trở được

lưu giữ trên chất hấp lưu, còn các cấu tử cần quan tâm không bị lưu giữ chảy ra

khỏi cột.

Chiết pha rắn làm việc dựa trên nguyên tắc của sắc ký lỏng. Nhờ những

tương tác mạnh nhưng bất thuận nghịch giữa chất phân tích và bề mặt của pha

tĩnh như tương tác kị nước, phân cực hoặc trao đổi ion. Còn tương tác giữa pha

tĩnh và các chất cản trở trong mẫu có thể không xảy ra hoặc xảy ra ở mức độ

khác với chất cần quan tâm do sự khác nhau trong tính chất hóa học và vật lý

giữa chất phân tích và các chất cản trở, mà chúng được lưu giữ ở những phạm vi

khác nhau. Điều này cũng có thể đạt được nhờ thay đổi pH hoặc lực ion của

dung dịch mẫu. Dưới các điều kiện như vậy, chất phân tích được lưu giữ, làm

giàu như một giải hẹp trên pha tĩnh và được rửa giải chọn lọc ra khỏi cột sau đó

nhờ dung môi thích hợp.

Ưu điểm của kỹ thuật chiết pha rắn này là hiệu suất thu hồi cao, khả năng

làm sạch và làm giàu chất phân tích lớn. Là một kỹ thuật tương đối an toàn, đơn

giản dễ sử dụng, có thể tiến hành hàng loạt và tự động hóa do đó tiết kiệm được

thời gian. Giống như các phương pháp truyền thống khác, chiết pha rắn vẫn có

nhược điểm là cần lượng mẫu lớn (cỡ 100 đến 1000 lít mẫu khí hoặc vài đến

1000 mL mẫu lỏng) và phải sử dụng lượng dung môi rửa giải còn lớn mà thường

là có độc tính cao, hiệu quả kinh tế thấp, điều kiện phân tích phức tạp,… Tuy

nhiên do độ chính xác ổn định và phổ thông trong các phòng thí nghiệm hiện

nay, nên đây vẫn là kỹ thuật rất tốt để làm kiểm chứng cho các kỹ thuật nghiên

cứu mới [2, 3, 4, 5, 33, 39].



1.5.3. Một số kỹ thuật chuẩn bị mẫu hiện đại

Kỹ thuật không gian hơi trực tiếp [15]

Không gian hơi (headspace: HS) là một kỹ thuật chuẩn bị mẫu cho phân

tích sắc ký rất đơn giản và hiệu quả. Nguyên tắc của kỹ thuật này là dựa vào khả

năng dễ bay hơi của các chất cần phân tích trong mẫu mẹ ban đầu. Hiệu quả của

qua trình bay hơi được tăng lên bằng việc gia nhiệt, thêm muối, thay đổi pH cho

mẫu hoặc giảm áp trên phần kkông gian hơi (KGH) mẫu.

Cách thức tiến hành (hình 1.2): Một lượng mẫu vừa đủ (có thể là lỏng

hoặc rắn) được cho vào lọ có nắp kín. Tiến hành gia nhiệt để cho cân bằng lỏng

- hơi hoặc rắn - hơi của các chất được thiết lập, sau đó dùng kim tiêm lấy phần

không gian hơi trên mẫu bơm trực tiếp vào cổng bơm mẫu injectơ của máy sắc

ki khí để tiến hành phân tích. Ưu điểm của phương pháp là lượng mẫu sử dụng ít

(cỡ vài mL), thao tác đơn giản, thời gian chuẩn bị mẫu nhanh, không cần dùng

dung môi chiết và cột tách như các phương pháp cổ điển. Tuy nhiên hạn chế của

kĩ thuật này là chỉ áp dụng tốt cho các hợp chất có nhiệt độ bay hơi thấp và tính

chọn lọc không cao khi trong mẫu có nhiều chất đều có khả năng bay hơi [1].

Hình 1.2: Mô hình kĩ thuật không gian hơi trực tiếp

Kỹ thuật vi chiết pha lỏng

Vi chiết pha lỏng (liquid phase microextraction: LPME) là một kỹ thuật

tách chất hiện đại cho phân tích sắc ký khí và được sử dụng rộng rãi trong



những năm gần đây. Nguyên tắc của kỹ thuật này là dựa trên cân bằng phân bố

của một hoặc một loạt các cấu tử phân tích từ môi trường chứa mẫu (mẫu lỏng,

KGH mẫu lỏng hoặc mẫu khí) vào một giọt dung môi cỡ 1-3μL được “treo” trên

đầu kim như kim tiêm Hamilton (hình 1.3). Sau thời gian đạt trạng thái cân

bằng, toàn bộ lượng chất chiết được và giọt dung môi được đưa vào đầu injectơ

của máy sắc ký khí. Tại đầu injectơ, giọt dung môi có thể được đưa vào cột tách

cùng chất phân tích (trường hợp dung môi chiết bay hơi) hoặc chỉ có các chất

phân tích được giải hấp ra khỏi giọt dung môi (trường hợp dung môi chiết không

bay hơi) và đi vào cột tách sắc ký còn giọt dung môi được kéo trở lại kim tiêm

để có thể tái sử dụng.

Hình 1.3. Mô hình kỹ thuật vi chiết pha lỏng

(a) Vi chiết pha lỏng tĩnh với mẫu khí

(b) Vi chiết pha lỏng tĩnh với mẫu lỏng

(c) Vi chiết pha lỏng tĩnh với KGH mẫu lỏng hoặc mẫu rắn

Ưu điểm của kỹ thuật LPME là thiết bị và thao tác rất đơn giản, chỉ cần

bơm kim tiêm Hamilton và chọn được loại dụng môi thích hợp là có thể tiến

hành vi chiết. Khó khăn của kỹ thuật là giọt dung môi có thể bị phân tán vào

môi trường mẫu hoặc khi thực hiện trong mẫu lỏng giọt dung môi có thể bị bật

ra khỏi đầu kim tiêm Hamilton khi bị tác động lực va đập. Tùy theo cách thức



tiến hành trong quá trình vi chiết mà chia thành vi chiết pha lỏng tĩnh và vi chiết

pha lỏng động.

-Vi chiết pha lỏng tĩnh (S-LPME): Giọt dung môi được giữ yên tại đầu

kim Hamilton trong môi trường chứa mẫu. Sau một khoảng thời gian các chất

phân bố vào giọt dung môi đạt trạng thái cân bằng, kéo giọt dung môi đã hấp thu

dược chất phân tích trở lại kim tiêm Hamilton. Tiến hành giải hấp bởi nhiệt để

đưa chất phân tích vào cột tách sắc ký tại đầu injectơ.

Vi chiết pha lỏng động (D-LPME): Khác với vi chiết pha lỏng tĩnh, vi

chiết pha lỏng động thực hiện khi giọt dung môi liên tục được kéo, đẩy bên

trong kim tiêm Hamilton. Như vậy sau mỗi chu kỳ, cân bằng phân bố của chất

phân tích vào giọt dung môi sẽ nhanh hơn, do quá trình trộn lẫn của chất trong

dung môi diễn ra liên tục. Ưu điểm của kỹ thuật vi chiết pha lỏng động là rút

ngắn được thời gian vi chiết đáng kể so với kỹ thuật vi chiết pha lỏng tĩnh [29,

32]

Kỹ thuật vi chiết pha rắn thường [15].

Kỹ thuật vi chiết pha rắn (solid -phase microextraction: SPME) lần đầu

tiên được đề xuất tại trường đại học Waterloo (Ontrio, Canada), khoảng những

năm 1990. Đây là một phương pháp lấy mẫu hiện đại để tách và làm giàu các

hợp chất hữu cơ cần phân tích từ pha lỏng hoặc pha khí để đưa vào cột tách và

xác định bởi các đetectơ khác nhau. Mô hình cấu tạo của thiết bị SPME được

trình bày như trong hình 1.4

Hình 1.4. Mô hình cấu tạo của bơm kim vi chiết pha rắn



Dụng cụ này bao gồm hai phần: sợi chiết và các bộ phận phụ trợ được bố

trí theo kiểu xilanh. Sợi chiết ở đây là một đoạn sợi silica dài khoảng 1 cm,

đường kính ngoài cỡ 0,11 mm, được phủ một lớp pha tĩnh polyme kị nước. Sợi

chiết được gắn với một cần kim loại, tất cả được đặt trong một ông kim loại bảo

vệ. Cần kim loại sau đó được gắn với pittông đặt trong xilanh. Trên thế giới hiện

đã có dụng cụ thương mại và sợi phủ pha tĩnh có thể tái sử dụng nhiều lần.

1.6. Tổng quan về nước cấp sinh hoạt và hệ thống cấp nước [11].

1.6.1. Nước cấp sinh hoạt

Nước cấp sinh hoạt là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con

người như ăn uống, tắm rửa, nước cấp cho các khu nhà vệ sinh,… Hệ thống cấp

nước cho sinh hoạt chiếm phổ biến nhất và chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số các hệ

thống cấp nước hiện có. Nước dùng trong sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn

về lý học, hóa học và vi sinh theo quyết định 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y Tế,

không chứa các thành phần lý học, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe

của con người.

1.6.2. Các loại nguồn nước dùng để cấp nước sinh hoạt

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên

(thường gọi nước thô): nước mặt, nước ngầm. Nguồn nước để khai thác cho hệ

thống cấp nước phải đảm bảo các tiêu chuẩn quy định về giới hạn các thông số

và nồng độ cho phép của các chất. Khi lựa chọn nguồn nước cấp, nên dựa vào

tiêu chuẩn TCXD 233 - 1999 do Bộ Xây dựng ban hành để quyết định.

- Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông, suối. Do kết

hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí

nên các đặc trưng của nước mặt là: chứa khí hòa tan (đặc biệt là oxy),

chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng nước trong các ao, hồ chứa ít chất rắn

lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo), có hàm lượng chất hữu cơ cao, có sự hiện

diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều vi sinh vật.



- Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chứa dưới đất. Chất lượng nước

ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước chảy qua

các tầng địa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất

khoáng. Khi chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và

độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra, các đặc trưng của nước ngầm

là: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định, chứa

một lượng nhỏ các khoáng hòa tan (sắt, mangan, canxi, magiê, flo …),

không có sự hiện diện của vi sinh vật.

- Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng, nguồn nước ngầm luôn là

nguồn nước được ưa thích. Nguồn nước mặt thường hay bị ô nhiễm và

lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước

ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người, và chất lượng

của nó tốt hơn chất lượng nước mặt rất nhiều. Hơn nữa, Việt Nam là quốc

gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và tốt về chất

lượng.

1.6.3. Hệ thống cấp nước

Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng

mạch nông tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh vào năm 1894. Hiện nay, hầu hết

các khu đô thị đã có hệ thống cấp nước, khai thác cả nước ngầm và nước mặt.

Nhiều trạm cấp nước đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như

Pháp, Phần Lan, Australia, … Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã

áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa.

- Một hệ thống cấp nước sinh hoạt có thể bao gồm các bộ phận như nêu

trong hình 1.5



Hình 1.5. Mô hình hệ thống cấp nước sinh hoạt

Trong đó:

1. Công trình thu nước.

2. Trạm bơm cấp 1: dùng để bơm nước từ công trình thu nước lên các công

trình xử lý ( trạm xử lý ).

3. Trạm xử lý: dùng để làm sạch nước theo yêu cầu. Tùy theo từng loại

nước, tính chất của nước dùng để cung cấp cho hệ thống … mà người ta

có những phương pháp xử lý riêng. Thông thường với nguồn khai thác là

nước ngầm đòi hỏi công nghệ xử lý đơn giản hơn so với nước mặt.

4. Các bể chứa nước sạch: dùng để chứa nước đã làm sạch, dự trữ nước

chữa cháy và điều hòa áp lực giữa xử lý (trạm bơm) và trạm bơm 2.

5. Trạm bơm 2: dùng để bơm nước từ bể chứa nước sạch lên đài hoặc vào

mạng phân phối cung cấp cho các đối tượng sử dụng.

6. Đài nước: dùng để dự trữ nước, điều hòa áp lực cho mạng giữa các giờ

dùng nước khác nhau .

7. Các đường ống chuyển tải: dùng để vận chuyển nước từ trạm bơm cấp 2

đến điểm đầu tiên của mạng lưới phân phối nước.

8. Mạng lưới phân phối nước: dùng để vận chuyển và phân phối nước trực

tiếp đến các đối tượng phân phối nước.

1.6.4. Quy trình xử lý nước trong hệ thống

Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước trong hệ thống cấp nước sinh

hoạt, tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc điểm nguồn nước, nhu cầu sử dụng,



điều kiện tự nhiên và xã hội… mà người ta đưa ra các phương pháp xử lý cho

phù hợp. Tuy nhiên có một số quá trình cơ bản trình bày trong bảng 12.[11].

Một sơ đồ công nghệ thường dùng trong khai thác và xử lý nước ngầm

để cung cấp nước sinh hoạt được nêu ở hình 1.6.

Hình 1.6. Hệ thống xử lý và cấp nước sinh hoạt từ nước ngầm

Trong đó:

1. Trạm bơm 2. Tháp làm thoáng cưỡng bức

3. Bể lắng tiếp xúc 4. Bể lọc nhanh

5. Thùng chứa clo 6. Bể chứa nước sạch;

7. Quạt gió 8. Bơm

Bảng 1.2. Một số quá trình cơ bản trong xử lý nước cấp sinh hoạt [11]

Quá trình xử lý Mục đích

Làm thoáng

- Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị (II)

hòa tan trong nước.

- Khử khí CO2 , tăng pH của nước để đẩy nhanh quá trình

oxy hóa và thủy phân sắt và mangan trong dây chuyền.

- Làm giàu oxy trong nước để tăng thế oxy hóa khử của

nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hòa tan trong nước.



Clo hóa sơ bộ

- Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở dạng các phức chất hữu

cơ.

- Loại trừ rong rêu tảo phát triển nhanh trên các bể trộn tạo

bông cặn và bể lắng, bể lọc.

- Trung hòa lượng amoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết chất

nhầy trên bề mặt các lớp lọc.

Quá trình khuấy

trộn hóa chất

- Phân tán nhanh, đều phèn và các hóa chất khác vào nước

cần xử lý.

Quá trình keo tụ

và phản ứng tạo

bông cặn

- Tạo điều kiện và thực hiện quá trình dính kết các hạt cặn

keo phân tán thành bông cặn có khả năng lắng và lọc với

tốc độ kinh tế cho phép.

Quá trình lắng - Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng

lắng, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn.

Quá trình lọc - Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng

nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc.

Hấp thụ và hấp

phụ bằng than

hoạt tính

- Khử màu, mùi, vị của nước sau khi dùng phương pháp xử

lý truyền thống không đạt yêu cầu.

Flo hóa nước - Nâng cao hàm lượng flo trong nước từ 0,6 - 0,9 mg để bảo

vệ men răng và xương cho người dùng nước.

Khử trùng nước - Diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc.

Ổn định nước - Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không

cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống

dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống.

Làm mềm nước - Khử ra khỏi nước các ion Ca2+, Mg2+ đến nồng độ yêu cầu.

Khử muối - Khử ra khỏi nước các anion và cation trong các muối hòa

tan.



CHƯƠNG 2.

THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ

2.1.1. Hóa chất

- Dung môi: n-Hexan, Axeton, Toluen… loại tinh khiết dùng cho sắc kí

của các hãng Merck (Đức).

- Các hóa chất: Muối NaCl tinh khiết, được nung ở nhiệt độ 3000C trong

thời gian 3 giờ để loại bỏ các chất cơ clo hấp phụ, sau đó để nguội, bảo

quản trong lọ thủy tinh đậy kín.

- Các chất chuẩn: Diclometan (CH2Cl4); Triclometan (CHCl3);

Tricloetylen (C2HCl3); Tetracloetylen (C2Cl4) loại tinh khiết dung cho sắc

kí của hãng Merck (Đức).

- Khí N2 có độ tinh khiết 99,999%.

2.1.2. Thiết bị và dụng cụ

- Thiết bị: sắc kí khí GC HP-5890 của Mỹ với đetectơ cộng kết điện tử

(ECD), cột mao quản DB5 chiều dài 30 m, đường kính trong 0,25

mm, độ dầy lớp pha tĩnh 0,25µm.

- - Bình nhựa lấy mẫu (nhựa polyetylen) có dung tích 500 mL.

- Tủ sấy.

- Cân điện tử với độ chính xác ± 0,0001g (Nhật).

- Lọ thủy tinh dung tích 26mL, có nút silicon và nắp nhôm.

- Các pipet 1mL, 5mL, 10mL. Cốc thủy tinh dung tích 100 mL.

- Kim Hamilton loại: 5, 10, 100 μL.

- Bộ điều nhiệt được điều khiển theo từng nấc nhiệt độ.



- Tất cả các dụng cụ thủy tinh sử dụng trong các thí nghiệm đều được

làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch rửa (H2SO4 đặc + K2Cr2O7)

khoảng 24 giờ. Sau đó tráng lại bằng nước cất hai lần và axeton, sấy

dụng cụ đã rửa ở nhiệt độ 1500C trong 1 giờ trước khi sử dụng.

- Toàn bộ lọ và thiết bị dùng cho kỹ thuật không gian hơi được mô tả ở

hình 2.1.

Hình 2.1. Bộ dụng cụ dùng cho kỹ thuật không gian hơi

Trong đó:

1. Nút nhôm 5. Dụng cụ dập nắp nhôm

2. Nút silicon 6. Kìm mở nắp nhôm

3. Lọ thủy tinh 7. Hộp để dụng cụ

4. Nút cao su

2.3. Phương pháp nghiên cứu

Quy trình xác định các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi bao gồm nhiều

bước: lấy mẫu, bảo quản mẫu, chuẩn bị mẫu, tách chất, xác định trên máy và

cuối cùng là báo cáo kết quả.

2.3.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu



Dựa vào mục đích của quá trình xác định chất để chọn phương pháp lấy

mẫu, vận chuyển và bảo quản đảm bảo mẫu là đại diện.

Lưu lượng và đặc tính của nước cấp sinh hoạt ít biến động theo thời gian,

nên việc lấy mẫu nước cấp sinh hoạt trong trường hợp chất ô nhiễm phân phối

tương đối đồng đều trong nước tiến hành như sau: dùng chai sạch (chai nhựa

hoặc thủy tinh) để đựng mẫu, lấy mẫu.

+ Dụng cụ chứa mẫu.

Mẫu nước được đựng vào các bình nhựa polyetylen có dung tích 500 mL.

Các bình chứa mẫu phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không được là nguyên nhân gây nhiễm bẩn mẫu;

- Không hấp phụ các chất cần xác định;

- Không phản ứng với các chất trong mẫu;

+ Kỹ thuật lấy mẫu.

Mẫu nước được lấy từ vòi nước của các hộ dân. Trước khi lấy, phải cho

nước chảy tự do trong khoảng từ 2-3 phút cho đến khi đạt trạng thái ổn định.

Sau khi van nước đã mở, nếu nước có nhiều cặn lắng cần phải xả nước cho đến

khi hết cặn. Khi lấy mẫu, nạp mẫu đầy bình chứa và đậy nút sao cho không có

bọt khí, đậy kín nắp chai để loại trừ sự thoát khí từ mẫu. Các mẫu thu được cho

vào hộp bảo ôn chứa nước đá lạnh, mẫu được đưa về phòng thí nghiệm bảo quản

ở nhiệt độ 40C và được phân tích trong vòng 2-3 ngày. Các điểm lấy mẫu được

liệt kê trong bảng 2.1.

2.3.2. Phương pháp tách chất bằng kỹ thuật không gian hơi

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong nước được định tính và định lượng

bằng thiết bị phân tích sắc kí khí hoặc sắc kí khí khối phổ. Điểm khác nhau giữa

các phương pháp phân tích VOCs là kỹ thuật tách những hợp chất này ra khỏi

nước. Có nhiều kỹ thuật được sử dụng để tách chiết các VOCs khỏi mẫu nước

như: kỹ thuật chiết lỏng - lỏng; các kỹ thuật dựa trên nguyên tắc phân bố VOCs



giữa 2 pha lỏng - hơi, bao gồm các kỹ thuật: sục khí và bẫy chất, sục khí tuần

hoàn và không gian hơi [1]. Trong luận văn lựa chọn kỹ thuật không gian hơi để

tách các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi ra khỏi mẫu nước.

Kỹ thuật không gian hơi (Headspace technique - HS) được sử dụng để

tách chất trong các mẫu ở thể rắn hoặc thể lỏng. Kỹ thuật này dựa trên cơ sở cân

bằng phân bố các chất hữu cơ cần phân tích giữa pha lỏng và pha hơi. Nồng độ

các chất cần phân tích trong pha lỏng được xác định bằng cách đo nồng độ của

chúng trong pha hơi nằm ở trạng thái cân bằng nhiệt động học với mẫu lỏng

trong một lọ đựng mẫu kín hình 2.2. Bằng một số giải pháp như: tăng nhiệt độ,

sử dụng bão hòa muối vô cơ và khuấy làm thay hằng số phân bố Henry của chất

tan giữa pha khí và pha lỏng (ở đây pha lỏng là nước), chuyển chất từ pha lỏng

lên pha hơi nhiều hơn trong một lọ đựng mẫu kín. Sau một thời gian đạt được

cân bằng giữa hai pha, lấy phần hơi phía trên pha lỏng, bơm phần hơi này vào

thiết bị sắc ký khí để phân tích định tính và định lượng các chất có trong mẫu

lỏng. Thiết bị sử dụng trong kỹ thuật này được nêu ở hình 2.2.

Hình 2.2. Thiết bị lấy mẫu không gian hơi

Tính toán nồng độ chất phân tích: Giả sử trong lọ đựng mẫu chứa thể tích

pha lỏng là VL có nồng độ ban đầu của chất cần phân tích là C0L, thể tích pha



hơi là VG . Tại nhiệt độ T xác định, trong lọ mẫu diễn ra cân bằng nhiệt động

học giữa hai pha, nồng độ của chất cần phân tích trong pha lỏng và pha hơi ở

trạng thái cân bằng tương ứng là CL và CG. Như vậy, phương trình bảo toàn khối

lượng biểu diễn cân bằng chất có trong lọ mẫu có thể viết dưới dạng:

C0L.VL= CG.VG + CL.VL [2.1]

Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật không gian hơi: Kỹ thuật xử lý mẫu đơn

giản, không đòi hỏi thêm thiết bị, dung môi, tốn ít thời gian. Đây là kỹ thuật rất

hữu ích đối với phân tích các VOCs. Có thể sử dụng với nhiều loại nền mẫu

khác nhau, ví dụ: phân tích vết cồn trong máu, phân tích vết monome trong

polime, các chất dễ bay hơi trong đất. Mẫu lấy ra ở thể khí, không sử dụng dung

môi nên tránh được việc nhiễm bẩn bộ phận injectơ của máy sắc ký khí, giảm

nhiễu nền (do các tạp chất trong dung môi), tiết kiệm thời gian phân tích sắc ký

do các chất có nhiệt độ sôi cao không xuất hiện.

Tuy nhiên kỹ thuật này có một số nhược điểm: giới hạn phát hiện thường

kém hơn, nhất là đối với những hợp chất có nhiệt độ sôi cao. Nền mẫu có ảnh

hưởng đến khả năng bay hơi của các cấu tử.

Các bước thực hiện kỹ thuật không gian hơi được tiến hành như sau: [4]

Lấy 10 mL mẫu nước từ bình đựng mẫu cho vào lọ xử lý mẫu có thể

tích 26 mL, tiếp theo cho cẩn thận vào mẫu 3g NaCl.

Đóng kín lọ xử lý mẫu bằng nút silicon, giữ nút silicon bằng nắp

nhôm nhờ dụng cụ dập nắp chuyên dụng, lắc nhẹ cho muối tan hết.

Lọ xử lý mẫu được đặt trong bể điều nhiệt, duy trì nhiệt độ lọ xử lý

mẫu ở 600C trong thời gian nhất định.

Sau một thời gian xác định, dùng xy lanh đâm xuyên qua phần nút

silicon tới sát bề mặt mẫu nước để hút một thể tích khí nhất định ở



không gian hơi trong lọ. Lượng mẫu này được bơm trực tiếp vào thiết

bị sắc ký khí đetectơ ECD để định tính và định lượng các VOCs .

2.3.3. Phương pháp sắc ký khí đetectơ cộng kết diện tử GC/ECD.

Sắc ký khí với đetectơ cộng kết điện tử (GC/ECD) là một phương pháp

phân tích có độ nhạy cao và rất thích hợp cho việc định tính và định lượng các

hợp chất cơ clo dễ bay hơi. Sắc ký khí là một phương pháp tách hóa lý nhờ sự

phân bố khác nhau của các cấu tử cần phân tách giữa 2 pha: pha tĩnh với diện

tích bề mặt rộng và pha động ( khí ) dịch chuyển dọc theo pha tĩnh.

Sắc ký khí tách chất dựa vào sự phân bố của các chất giữa hai pha khác

nhau là pha tĩnh và pha động dịch chuyển tương đối trên pha tĩnh đó. Hai bộ

phận quan trọng nhất của thiết bị sắc ký khí là hệ thống cột tách và đetectơ. Nhờ

có khí mang mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều

nhiệt. Quá trình sắc ký xảy ra trong cột tách. Chất lần lượt rời khỏi cột tách tại

các thời điểm khác nhau đi vào đetecơ. Đetectơ chuyển định lượng chất thành

tín hiệu điện. Trên sắc đồ nhận được tín hiệu ứng với lượng chất được tách ra từ

cột gọi là pic. Thời gian xuất hiện pic là đại lượng định tính cho từng chất cần

xác định. Còn diện tích pic là thước đo định lượng cho từng chất có trong hỗn

hợp chất cần nghiên cứu [17].

Đetectơ của một máy sắc ký là bộ phận phát hiện các cấu tử sau khi được

tách ra khỏi cột. Nguyên tắc hoạt động chung nhất của các loại đetectơ là

chuyển hóa đại lượng không điện (là nồng độ các chất) thành các đại lượng điện

[1]. Các đetectơ hay được sử dụng trong sắc ký khí là: đetectơ ion hóa ngọn lửa

(FID), đetectơ cộng kết điện tử (ECD), đetectơ khối phổ (MS), đetectơ quang

hóa ngọn lửa (FPD). Trong luận văn nghiên cứu sử dụng đetectơ ECD, vì

đetectơ ECD chuyên dụng để xác định các hợp chất cơ clo, độ nhạy cao, đạt tới

10-12g [2, 3, 4].



2.4. Các phương pháp xử lý số liệu

2.4.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

2.4.1.1. giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị phân tích

+ Giới hạn phát hiện (LOD) của thiết bị phân tích là nồng độ thấp nhất của chất

phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích có ý nghĩa định tính

khác với tín hiệu của mẫu trắng hoặc tín hiệu nền [16].

Có thể hiểu rằng, LOD của thiết bị phân tích là hàm lượng nhỏ nhất của

một chất phân tích có thể phát hiện bởi thiết bị phân tích đã lựa chọn. Việc xác

định giá trị LOD đã được thực hiện bằng cách lấy 10µl hỗn hợp chuẩn C2 pha

loãng 10 lần, sau đó tiến hành pha loãng cho tới khi thu được chiều cao píc của

chất phân tích cao gấp 3 lần tín hiệu nhiễu đường nền.

Hình 2.3. Xác định LOD dựa trên sắc đồ của thiết bị phân tích

Trong đó:

- S là chiều cao tín hiệu;

- N là nhiễu đường nền

Từ hình 2.3, LOD của thiết bị phân tích được xác định theo công thức sau:

LOD = 3. CminS/N (2.2)

Trong đó:

S/N≥ 3

N

S



Cmin là nồng độ chất nhỏ nhất cho tín hiệu pic cao gấp 3 lần nhiễu

đường nền.

+ Giới hạn định lượng (LOQ) của thiết bị phân tích là nồng độ thấp nhất mà hệ

thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích có ý nghĩa định lượng

khác với tín hiệu của mẫu trắng hoặc tín hiệu nền [16]. Như vậy, LOQ của thiết

bị phân tích là hàm lượng nhỏ nhất của một chất phân tích có thể định lượng bởi

thiết bị phân tích đã lựa chọn. Theo lí thuyết thống kê trong hóa phân tích thì

LOQ được tính theo công thức:

LOQ = 3,33 LOD (2.3)

2.4.1.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân

tích.

Việc xác định LODM và LOQM của phương pháp phân tích được xác định

trên các mẫu thực tế bao gồm toàn bộ quá trình chuẩn bị mẫu và thiết bị phân

tích. Và được xác định dựa vào các công thức sau:

LODM = 3. CminS/N .

Vm (2.4)

LOQM = 10 . CminS/N .

Vm (2.5)

hoặc

LOQM = 3,33 . LODM (2.6)

Trong đó:

V (mL) là thể tích định mức cuối cùng của mẫu trắng.

m (g) là khối lượng mẫu.

Cmin là nồng độ nhỏ nhất của chất chuẩn cho vào mẫu trắng.

LODM là giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích.

LOQM là giới hạn định lượng của phương pháp phân tích.



Giới hạn phát hiện (LODM) của phương pháp phân tích là hàm lượng nhỏ

nhất của một chất phân tích có thể phát hiện bởi qui trình chuẩn bị mẫu và

thiết bị phân tích.

Giới hạn định lượng (LOQM) của phương pháp phân tích là hàm lượng

nhỏ nhất của một chất phân tích có thể định lượng bởi qui trình chuẩn bị

mẫu và thiết bị phân tích.

Các bước thực hiện:

- Mẫu trắng là mẫu không chứa 4 chất nghiên cứu.

- Thêm 4 chất chuẩn đã lựa chọn để nghiên cứu vào mẫu trắng sao cho hàm

lượng của các chất này có trong mẫu là khá nhỏ, trong khoảng từ 10.10-9

đến 30.10-9 mg/L.

- Xử lý mẫu và thực hiện phân tích các chất trên thiết bị phân tích theo các

điều kiện đã lựa chọn.

- Trên cơ sở kết quả phân tích nhận được tìm ra dung dịch mẫu có nồng độ

chuẩn tối thiểu biết trước Cmin cho tín hiệu đáp ứng giá trị S/N = 3.

2.4.2. Độ chính xác của phương pháp phân tích

Độ chính xác của phương pháp phân tích được đánh giá qua độ đúng và

độ chụm. Độ chụm là mức độ gần nhau của các giá trị riêng lẻ của các phép đo

lặp lại. Độ đúng là mức độ gần nhau của giá trị phân tích với giá trị thực. Độ

đúng được biểu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối hoặc sai số tương đối.

Sai số tương đối của phương pháp phân tích được tính theo công thức:

%100%

t

ti

SSS

X (2.7)

n

XX

n

ii

tb

1

%% (2.8)



Trong đó: %Xtb : Phần trăm sai số tương đối.

Si : giá trị diện tích pic đo được.

St : giá trị diện tích pic tìm được theo đường chuẩn.

n : số lần đo.

2.4.3. Độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp phân tích

Một phương pháp phân tích tốt phải có độ lặp lại và hệ số thu hồi cao. Để

xác định hai yếu tố trên, tiến hành khảo sát trên nền mẫu thực. Sử dụng mẫu

trắng, thêm chuẩn tại các mức nồng độ khác nhau. Sử dụng kỹ thuật không gian

hơi và phương pháp GC/ECD để tiến hành xác định 4 chất trong các mẫu lặp lại

3 lần.

Độ lặp lại của phương pháp phân tích được xác định theo các đại lượng

S2 và CV.

2S1

)( 2

nSS tbi

(2.9) 100tbS

SCV (2.10)

Trong đó: Stb : Diện tích pic trung bình.

n : số lần đo.

S : độ lệch chuẩn.

CV : hệ số biến động của phép đo.

Độ thu hồi của phương pháp phân tích được xác định theo công thức sau :

(%)1001

2 CCR (2.11)

Trong đó:

C1: nồng độ chất đã biết trước nồng độ

C2: nồng độ chất tính từ đường chuẩn

R: độ thu hồi của phương pháp phân tích (%)



2.5. Lấy mẫu nghiên cứu.

Các mẫu nước lấy để xác định ô nhiễm các chất cơ clo mạch ngắn là nước

cấp sinh hoạt lấy ở một số vùng thuộc nội thành Thành phố Hà Nội. Đơn vị chịu

trách nhiệm cung cấp nước cho Hà Nội là Công ty trách nhiệm hữu hạn một

thành viên nước sạch Hà Nội. Hiện nay, Công ty đã thực hiện cấp nước cho

525.000 khách hàng (tương đương với 2,5 triệu dân) trên địa bàn 9 quận nội

thành và một số xã của 5 huyện: Từ Liêm, Thanh Trì, Gia Lâm, Đông Anh, Sóc

Sơn. Theo bản đồ cấp nước của thành phố hình 2.4, tại mỗi quận do một Xí

nghiệp kinh doanh nước sạch quản lý, trong đó có các nhà máy cấp nước cho cả

khu vực, và ở những khu dân cư có các trạm cấp nước nhỏ cho các phường.

Ngoài ra từ năm 2008 Hà Nội có thêm Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng

và Kinh doanh nước sạch (VIWACO) của VINACONEX lấy nước trực tiếp từ

Nhà máy nước Sông Đà thuộc công ty này, có công suất thiết kế là 300 nghìn

m3/ngày đêm đã tham gia vào hoạt động cung cấp nước sạch cho Hà Nội.

Tháng 6/2011, VIWACO hoàn thành việc cấp nước cho toàn bộ phường Định

Công và đến cuối năm 2011 cấp nước cho phường Đại Kim, phường Thịnh Liệt.

Đến hết năm 2011, VIWACO cấp nước cho khoảng 75 nghìn hộ dân khu vực

tây nam Hà Nội với công suất 150 nghìn m3/ngày đêm (đạt 50% công suất nhà

máy). Từ năm 2012 - 2015, VIWACO tiếp tục đầu tư, hoàn thành việc cấp nước

cho huyện Thanh Trì, huyện Từ Liêm với khối lượng nước cấp cho khu vực tây

nam Hà Nội đạt 250 - 260 nghìn m3/ngày đêm (tương đương với hơn 86% công

suất). Từ các dữ liệu trên, luận văn chọn ra 4 quận gồm các quận: Hai Bà

Trưng, Thanh Xuân, Đống Đa, Cầu Giấy. Tại mỗi quận chọn 4 phường làm địa

điểm lấy mẫu và mỗi phường chúng tôi sẽ lấy 4 mẫu nước trực tiếp từ đường

ống không qua bể chứa tại hộ nhà dân. Như vậy số mẫu đã lấy nghiên cứu là 64

mẫu. Dưới đây là bản đồ hệ thống cấp nước của Công ty TNHH một thành viên

nước sạch Hà Nội cung cấp nước cho khu vực nội thành Thành phố Hà Nội.

Hình 2.4.



Hình 2.4. Hệ thống cấp nước thành phố Hà Nội

Bách Khoa Tương Mai

Quỳnh Mai

Bạch Mai Lương Yên

Ngô Sỹ Liên

Khương Trung

Hạ Đình

Kim Giang

Giáp Bát

Mai Dịch

THỦY HỆ TRẠM NƯỚC NHỎ NHÀ MÁY NƯỚC LỚN ỐNG TRUYỀN DẪN VAN TRUYỀN DẪN



Bảng 2.1 : Vị trí địa điểm lấy mẫu và ngày tháng lấy mẫu

Tên quận Địa điểm lấy mẫu Ký hiệu

mẫu

Ngày lấy

mẫu

MN1 18/9/2011

MN2 18/9/2011

MN3 18/9/2011

Phường Bách Khoa

MN4 18/9/2011

MN5 18/9/2011

MN6 18/9/2011

MN7 18/9/2011

Phường Phạm Đình Hổ

MN8 18/9/2011

MN9 18/9/2011

MN10 18/9/2011

MN11 18/9/2011

Phường Đồng Nhân

MN12 18/9/2011

MN13 18/9/2011

MN14 18/9/2011

MN15 18/9/2011

Hai Bà Trưng

Phường Thanh Nhàn

MN16 18/9/2011

MN17 24//9/2011

MN18 24//9/2011

MN19 24//9/2011

Phường Phương Mai

MN20 24//9/2011

MN21 24//9/2011

Phường Khương Thượng MN22 24//9/2011



MN23 24//9/2011

MN24 24//9/2011

MN25 24//9/2011

MN26 24//9/2011

MN27 24//9/2011

Phường Ô Chợ Dừa

MN28 24//9/2011

MN29 24//9/2011

MN30 24//9/2011

MN31 24//9/2011

Đống Đa

Phường Hàng Bột

MN32 24//9/2011

MN33 28/9/2011

MN34 28/9/2011

MN35 28/9/2011

Phường Hạ Đình

MN36 28/9/2011

MN37 28/9/2011

MN38 28/9/2011

MN39 28/9/2011

Phường Nhân Chính

MN40 28/9/2011

MN41 28/9/2011

MN42 28/9/2011

MN43 28/9/2011

Phường Kim Giang

MN44 28/9/2011

MN45 28/9/2011

MN46 28/9/2011

MN47 28/9/2011

Thanh Xuân

Phường Thanh Xuân Trung

MN48 28/9/2011



MN49 6/10/2011

MN50 6/10/2011

MN51 6/10/2011

Phường Nghĩa Đô

MN52 6/10/2011

MN53 6/10/2011

MN54 6/10/2011

MN55 6/10/2011

Phường Yên Hoà

MN56 6/10/2011

MN57 6/10/2011

MN58 6/10/2011

MN59 6/10/2011

Phường Dịch Vọng

MN60 6/10/2011

MN61 6/10/2011

MN62 6/10/2011

MN63 6/10/2011

Cầu Giấy

Phường Quan Hoa

MN64 6/10/2011

2.6. Chuẩn bị các dung dịch hỗn hợp chuẩn và mẫu chuẩn

2.6.1. Dung dịch hỗn hợp chuẩn

Dùng kim Hamilton lấy chính xác 100 μL từng dung dịch chuẩn chứa

diclometan (CH2Cl2); triclometan (CHCl3); tricloetylen (C2HCl3) và

tetracloetylen (C2Cl4) cho vào bình định mức 10 ml, định mức đến 10 ml bằng

dung môi n-hexan, dung dịch thu được là dung dịch chuẩn gốc (C0) có nồng độ

các chất lần lượt là: CHCl3 14,8.10-3 mg/L; CH2Cl2 13,3.10-3 mg/L; C2HCl3

14,6.10-3 mg/L; C2Cl4 16,2.10-3 mg/L. Dung dịch chuẩn gốc C0 được pha và sử

dụng trong vòng 4 tuần, bảo quản ở nhiệt độ 40C.



Lấy 10 μL dung dịch chuẩn gốc C0 vừa pha ở trên cho vào bình định mức

10 mL, tiến hành định mức bằng dung môi n-hexan. Ta được dung dịch C1 có

nồng độ các chất là: CHCl3 14,8.10-6 mg/L; CH2Cl2 13,3.10-6 mg/L; C2HCl3

14,6.10-6 mg/L; C2Cl4 15,2.10-6 mg/L.

Từ dung dịch C1 ta pha loãng 10 lần thu được dung dịch chuẩn C2 có

nồng độ các chất là: CHCl3 1,48.10-6 mg/L; CH2Cl2 1,33.10-6 mg/L; C2HCl3

1,46.10-6 mg/L; C2Cl4 1,52.10-6 mg/L.

Các dung dịch chuẩn C1, C2 vừa pha được sử dụng trong ngày.

2.6.2. Mẫu chuẩn để xây dựng đường chuẩn ngoại

Các mẫu chuẩn sử dụng để xây dựng đường ngoại chuẩn có ký hiệu St1,

St2, St3, St4, St5, St6, St7 được chuẩn bị theo các bước sau:

+ Mẫu chuẩn St1: lấy 10 mL nước cất cho vào lọ xử lý mẫu, thêm vào đó

1µL dung dịch chất chuẩn C2 và thực hiện xử lý mẫu theo qui trình đã

nêu ở mục 2.3.2, để phân tích các chất trên GC/ECD.

+ Mẫu St2, St3, St4, St5, St6, St7 cũng làm tương tự như với mẫu St1.

Dùng dung dịch chuẩn C2 cho vào 10 mL nước cất có trong lọ xử lý mẫu

lần lượt là 2, 3, 4, 5, 6, 7 µL. Nồng độ các chất trong mẫu chuẩn được nêu

trong bảng 2.2.



Bảng 2.2. Nồng độ các chất trong mẫu chuẩn

Nồng độ chất ( mg/mL) Mẫu chuẩn

CHCl3 CH2Cl2 C2HCl3 C2Cl4

St1 1,48 1,33 1,46 1,52

St2 2,96 2,66 2,92 3,04

St3 4,44 3,99 4,38 4,56

St4 5,92 5,32 5,84 6,08

St5 7,4 6,65 7,3 7,6

St6 8,88 7,98 8,76 9,12

St7 10,36 9,31 10,22 10,64



CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác định điều kiện phân tích các chất nghiên cứu bằng phương pháp

sắc ký khí.

Qua nghiên cứu, tham khảo tài liệu [1, 2, 3, 4, 6, 11, 30] và khảo sát một số

chương trình sắc ký khác nhau, đã lựa chọn được điều kiện để phân tích các chất

nghiên cứu bằng phương pháp GC-ECD như sau:

- Cột tách : Cột mao quản BD5, 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm.

- Detectơ: ECD

- Khí mang: N2 có độ tinh khiết 99,999%.

- Khí bổ trợ: N2 30 mL/phút.

- Tốc độ dòng khí mang: 1 mL/phút

- Chia dòng: 1/50

- Nhịêt độ injectơ: 1500C

- Nhiệt độ detectơ: 2500C

- Chương trình nhiệt độ cột: nhiệt độ đầu 350C, giữ đẳng nhiệt trong 20

phút, tăng 200C/phút đến 2000C, giữ đẳng nhiệt trong 2 phút.

Với các điều kiện sắc ký như trên, khi tiến hành bơm 1µL dung dịch mỗi

chất chuẩn và hỗn hợp dung dịch chuẩn nồng độ C0 vào thiết bị GC/ECD sẽ xác

định được thứ tự rửa giải các chất trên sắc ký đồ và giá trị thời gian lưu của từng

chất, kết quả nhận được nêu ở bảng 3.1.



Bảng 3.1 : Giá trị thời gian lưu của các chất nghiên cứu

Số TT Tên chất Thời gian lưu (phút)

1 Diclometan 11,15

2 Triclometan 12,12

3 Tricloetylen 15,33

4 Tetracloetylen 16,10

Các sắc ký đồ phân tích riêng rẽ từng chất được chỉ ra trong hình 3.1, 3.2,

3.3 và hình 3.4

Hình 3.1. Sắc kí đồ chất chuẩn triclometan

Diclometan 11,15



Hình 3.2. Sắc kí đồ chất chuẩn triclometan

Hình 3.3. Sắc kí đồ chất chuẩn tetracloetylen

Triclometan12.12

Tetracloetylen 16.10



Hình 3.4. Sắc kí đồ chất chuẩn tricloetylen

3.2. Đánh giá phương pháp phân tích

3.2.1. Xây dựng đường chuẩn

Xây dựng đường chuẩn là một trong những yêu cầu đầu tiên của phương

pháp phân tích. Từ đường chuẩn có thể xác định được khoảng làm việc tuyến

tính của đêtectơ đối với các chất nghiên cứu, giúp đưa nồng độ chất trong mẫu

thực nằm trong khoảng tuyến tính đó. Đường chuẩn được xây dựng như sau:

Các chất chuẩn St1, St2, St3, St4, St5, St6, St7 đã được chuẩn bị như ở phần

2.6.2, sau đó được phân tích ở điều kiện tối ưu đã chọn ở mục 3.1, kết quả thu

được nêu bảng 3.2

Tricloetylen 15.33



Bảng 3.2. Sự phụ thuộc độ lớn số đếm diện tích pic vào nồng độ các chất

nghiên cứu

Diclometan Triclometan Tricloetylen Tetracloetylen

Stt C A C A C A C A

1 1,48 6281610 1,33 5383570 1,46 5362153 1,52 2415368

2 2,96 12323952 2,66 10890301 2,92 12890301 3,04 5121912

3 4,44 16848970 3,99 15442948 4,38 18442948 4,56 7936431

4 5,92 22287122 5,32 21773845 5,84 25773845 6,08 10641651

5 7,40 28708909 6,65 26689401 7,3 30689401 7,60 13230695

6 8,88 33101403 7,98 30845120 8,76 36254833 9,12 16005651

7 10,36 37628162 9,31 35640936 10,22 41476253 10,64 18924575

Ghi chú : C: Nồng độ chất chuẩn (x 10-7 mg/L).

A: Số đếm diện tích píc.

Từ số liệu nêu ở Bảng 3.2 đã xây dựng được các đường chuẩn định lượng

diclometan; triclometan; tricloetylen; tetracloetylen hình 3.5. Từ đồ thị hình 3.5

có phương trình định lượng các chất ở bảng 3.3

Bảng 3.3. Phương trình định lượng và hệ số tương quan

Tên chất Phương trình định lượng R2

Diclometan Y = 13,959 + 10,386x 0,9967

Triclometan Y = 24,238 + 19,986x 0,9963

Tricloetylen Y = 22,625 + 27,517x 0,9984

Tetracloetylen Y = 43,692 + 34,62x 0,9987



Đồ thị đường chuẩn

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

0 2 4 6 8 10 12

Nồng độ chất chuẩn

Số đ

ếm d

iện

tích

píc

Hình 3.5. Đường chuẩn định lượng diclometan, triclometan, tricloetylen,

tetracloetylen

Ghi chú

Số đếm diện tích pic diclometan x 2

Số đếm diện tích pic triclometan x 4

Số đếm diện tích pic tricloetylen x 6

Số đếm diện tích pic tetraetylen x 10

Đường chuẩn Tricloetylen Đường chuẩn Tetracloetylen

Đường chuẩn Triclometan Đường chuẩn Diclometan

Nồng độ chất chuẩn (10-7mg/L)



3.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

3.2.2.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị phân tích

Xác định 4 chất nghiên cứu và thực hiện xác định LOD và LOQ như đã

nêu ở phần 2.4.1.1; kết quả thu được nêu ở bảng 3.4.

Bảng 3.4. Giá trị LOD, LOQ của thiết bị phân tích

Tên chất LOD ( x 10-9 mg/L) LOQ ( x 10-9 mg/L)

Diclometan 2,9 9,7

Triclometan 2,6 8,7

Tricloetylen 1,4 4,7

Tetracloetylen 3,0 9,9

3.2.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân

tích.

Các giá trị LODM và LOQM của phương pháp phân tích được xác định

trên các mẫu thực tế, bao gồm toàn bộ quá trình chuẩn bị mẫu và thiết bị phân

tích được thực hiện theo các bước nêu ở phần 2.4.1.2; kết quả nhận được nêu ở

bảng 3.5.

Bảng 3.5. Giá trị LODM, LOQM của phương pháp phân tích

Tên chất LODM ( x 10-8 mg/L) LOQM ( x 10-8 mg/L)

Diclometan 2,9 9,7

Triclometan 2,6 8,7

Tricloetylen 1,4 4,7

Tetracloetylen 3,0 9,9



3.2.3. Độ chính xác của phương pháp phân tích

Để đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp phân tích ta dựng đường

chuẩn, pha 3 mẫu có nồng độ ở điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của khoảng

tuyến tính. Thực hiện đo mỗi mẫu 4 lần. Các kết quả được tính theo công thức

nêu ở phần 2.4.2 và 2.4.3 đưa ra ở bảng 3.6.

Bảng 3.6. Sai số tương đối và độ lặp lại của phương pháp phân tích

tại các nồng độ khác nhau

Tên chất Nồng độ

(x 10-7 mg/L) %Xtb CV (%)

1,48 7,6 6,4

5,92 6,7 6,6 Diclometan

10,36 6,0 6,2

1,33 1,4 1,2

5,23 2,1 1,8 Triclometan

9,31 1,6 1,3

1,46 2,1 1,8

5,84 7,2 7,0 Tricloetylen

10,22 4,5 4,4

1,52 3,5 3,1

6,08 4,5 4,4 Tetracloetylen

10,64 1,4 1,6

Nhận xét: Phần trăm sai số tương đối Xtb nằm trong khoảng 1,4 - 7,6% và

hệ số biến thiên CV của phương pháp phân tích tại các mức nồng độ có giá trị từ

1,2 – 7,0 % đều nằm trong giới hạn cho phép của AOAC.



3.3.4. Độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp phân tích

Một phương pháp phân tích tốt phải có độ lặp lại và hệ số thu hồi cao. Để

đánh giá hai yếu tố trên, chúng tôi tiến hành khảo sát trên nền mẫu thực. Sử

dụng mẫu trắng, thêm chuẩn tại các mức nồng độ . Mỗi mức tiến hành làm lặp

lại 3 lần. Độ lặp lại và độ thu hồi được xác định theo công thức nêu ở phần

2.4.3, kết quả tính toán đưa ra ở bảng 3.7

Bảng 3.7. Kết quả độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp phân tích

Tên chất Nồng độ

(x 10-7 mg/L) R (%) CV (%)

2,96 88,0 4,9

4,44 91,2 6,8

5,92 89,3 5,9 Diclometan

7,4 90,0 5,5

2,66 88,7 2,8

3,99 92,4 3,3

5,23 90,2 3,5 Triclometan

6,65 92,2 2,7

2,92 85,9 1,8

4,38 92,0 5,1

5,84 90,8 2,4 Tricloetylen

7,3 90,6 3,4

1,62 88,7 2,8

3,24 85,9 1,8

4,86 90,2 3,5 Tetracloetylen

6,48 92,2 2,7



Nhận xét: Độ thu hồi của phương pháp tại 4 mức nồng độ trong

khoảng từ 85,9 đến 92,9% và độ lặp lại của phương pháp CV (%) nằm trong

khoảng từ 1,8 đến 6,8% nằm trong giới hạn cho phép của AOAC.

Như vậy, phương pháp có độ thu hồi lớn và độ lặp lại cao như đã nêu

có thể áp dụng để phân tích hàm lượng cơ clo mạch ngắn trong nước cấp sinh

hoạt tại một số vùng nội thành Hà Nội.

3.3. Xác định hàm lượng các cơ clo mạch ngắn trong các mẫu thực tế

Trong khu vực nội thành Hà Nội có 10 nhà máy nước chính thuộc

Công ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội. Đó là các nhà máy nước: Cáo

Đỉnh (CĐ) Mai Dịch (MD), Ngọc Hà (NH), Ngô Sĩ Liên (NSL), Yên Phụ (YP),

Lương Yên (LY), Tương Mai (TM), Pháp Vân (PV), Nam Đồng (NĐ) và Hạ

Đình (HĐ). Các nhà máy nước này đều sử dụng nước ngầm làm nguồn khai thác

và có qui trình xử lí nước ngầm khá giống nhau để sản xuất nước cấp. Ở một vài

phường có các trạm nước trung chuyển, đó là các trạm nhỏ lưu nước vào bể rồi

từ đó mới bơm cho các khu tập thể: Trạm Quỳnh Mai, Bách Khoa, Bạch Mai,

Giáp Bát, Khương Trung, Kim Giang và Thụy Khuê.

Ngoài ra còn có công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Kinh doanh nước

sạch (VIWACO) lấy nước trực tiếp từ Nhà máy nước Sông Đà, nhà máy này sử

dụng nguồn nước mặt làm nguồn khai thác. Nguồn nước được đưa đến cung cấp

cho các hộ dân trực tiếp qua đường ống và không có các trạm trung chuyển.

64 mẫu nước sinh hoạt tại các hộ dân thuộc 4 quận nội thành thuộc

Thành phố Hà Nội đã được lấy để nghiên cứu. Các mẫu nước đều được lấy trực

tiếp từ vòi nước tại mỗi hộ gia đình, nước được lấy qua đường ống dẫn từ các

nhà máy nước hoặc các trạm đến các hộ gia đình không qua bể chứa. Áp dụng

phương pháp phân tích đã xây dựng để tiến hành phân tích mẫu nước thực tế.

Kết quả phân tích thu được nêu ở bảng 3.8 cho thấy tất cả các mẫu nước máy

đều thấy có mặt các chất cơ clo mạch ngắn những đều thấp hơn tiêu chuẩn cho



phép của Bô Y Tế Việt Nam (TCVN là 0,02 ÷0,003 mg/L). So sánh nồng độ các

chất cơ clo mạch ngắn trong các mẫu nước lấy ở các phường trên cùng một quận

cho thấy: Cùng trên địa bàn quận Hai Bà Trưng và cùng nguồn cung cấp nước là

nhà máy nước Lương Yên, những mẫu nước lấy ở hai phường Bách Khoa và

Thanh Nhàn có nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn thấp hơn so với nồng độ các

chất này trong các mẫu nước lấy ở các phường khác còn lại là phường Phạm

Đình Hổ và phường Đồng Nhân.

Bảng 3.8 : Nồng độ trung bình của CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4 trong

các mẫu nước sinh hoạt thuộc quận Hai Bà Trưng

Nồng độ (mg/L) Địa điểm lấy mẫu Ký hiệu

mẫu CH2Cl2 CHCl3 C2HCl3 C2Cl4

MN1 0,001 0,003 0,002 0,002

MN2 0,002 0,002 0,001 0,001

MN3 0,002 0,003 0,002 0,003

Phường

Bách Khoa

MN4 0,002 0,002 0,001 0,002

Giá trị trung bình 0,002 0,003 0,002 0,002

MN5 0,006 0,005 0,006 0,007

MN6 0,008 0,006 0,005 0,008

MN7 0,005 0,005 0,007 0,007

Phường

Phạm Đình Hổ

MN8 0,007 0,007 0,007 0,006


MN9 0,004 0,004 0,003 0,004

MN10 0,003 0,002 0,004 0,001

Phường

Đồng Nhân MN11 0,002 0,001 0,003 0,001



MN12 0,003 0,005 0,004 0,005


MN13 0,002 0,003 0,003 0,002

MN14 0,003 0,002 0,001 0,002

MN15 0,002 0,001 0,003 0,002

Phường

Thanh Nhàn

MN16 0,001 0,002 0,0018 0,001


Điều này là phù hợp với thực tế đó là theo chiều tăng dần khoảng

cách từ điểm lấy mẫu tới nhà máy nước thì nồng độ các chất CH2Cl2, CHCl3,

C2HCl3 và C2Cl4 cũng tăng theo, do trong nước ở đầu ra của nhà máy còn clo tự

do dư, nên phản ứng với các chất hữu cơ có trong nước để tạo thành các chất cơ

clo mạch ngắn sẽ diễn ra theo dọc đường ống dẫn nước. Phường Bách Khoa và

phường Thanh Nhàn có vị trí gần nhà máy nước Lương Yên hơn các phường

khác còn lại. Hơn nữa, nước sinh hoạt từ nhà máy nước được chuyển tới trạm

cấp nước Bách Khoa và Quỳnh Mai, sau đó nước mới được bơm đến các hộ dân.

Do vậy, trong thời gian nước lưu giữ trong bể chứa các chất cơ clo mạch ngắn

dễ bay hơi có thể thoát ra khỏi nước, dẫn đến nồng độ chất nhỏ hơn. Trong khi

đó, mẫu nước lấy ở Phường Phạm Đình Hổ có nồng độ các chất CH2Cl2, CHCl3,

C2HCl3 và C2Cl4 cao nhất vì quãng đường ống từ nhà máy đến các hộ dân nơi

lấy mẫu là dài nhất và không có trạm trung chuyển. Khi so sánh nồng độ các

chất nghiên cứu trong các mẫu nước nghiên cứu thì thấy, các chất nghiên cứu

trong mẫu nước ở phường Đồng Nhân cao hơn ở hai phường Bách Khoa và

Thanh Nhàn, nhưng thấp hơn ở phường Phạm Đình Hổ.

Theo kết quả nghiên cứu của Dương Hồng Anh [1] cho thấy khi quan

trắc nồng độ các chất hữu cơ dễ bay hơi trong nước ngầm sử dung cho các nhà

máy nước ở Hà Nội, kết quả phân tích cho thấy giá trị trung bình tổng nồng độ

các chất hữu cơ dễ bay hơi trong nước ngầm Hà Nội nằm trong khoảng 0,5 - 1,7



µg/L và trong nước lấy tại các hộ dân trong khoảng từ 10 - 90 µg/L. Trong

nghiên cứu của chúng tôi kết quả phân tích mẫu nước lấy tại các hộ dân thuộc

khu vực quận Đống Đa trong nghiên cứu của chúng tôi cũng cho kết quả nằm

trong khoảng 3,0 ÷ 7,0 µg/L bảng 3.9.


các mẫu nước sinh hoạt thuộc quận Đống Đa

Nồng độ (mg/L) Địa điểm

lấy mẫu

Ký hiệu


MN17 0,005 0,004 0,006 0,003

MN18 0,003 0,005 0,007 0,005

MN19 0,004 0,003 0,006 0,007

Phường

Phương Mai

MN20 0,005 0,004 0,005 0,006


MN21 0,006 0,006 0,007 0,005

MN22 0,007 0,008 0,009 0,006

MN23 0,005 0,007 0,006 0,008

Phường

Láng Thượng

MN24 0,008 0,006 0,007 0,007


MN25 0,003 0,004 0,002 0,002

MN26 0,002 0,003 0,006 0,005

MN27 0,003 0,002 0,003 0,002

Phường

Quốc Tử Giám

MN28 0,004 0,003 0,004 0,003


MN29 0,004 0,003 0,005 0,004



MN30 0,003 0,005 0,003 0,005

MN31 0,004 0,002 0,002 0,004

Phường

Khương Thượng

MN32 0,005 0,005 0,004 0,003


Các nhà máy nước thuộc Công ty TNHH một thành viên nước sạch Hà

Nôi đều sử dụng nước ngầm làm nguồn khai thác. Theo tác giả Dương Hồng

Anh [1] nước ngầm (tầng Pleistoxen) ở các bãi giếng khai thác nước cung cấp

cho các nhà máy nước Hà Nội chưa có biểu hiện ô nhiễm của các chất hợp chất

hữu cơ dễ bay hơi (VOCS). Theo vị trí địa lý của khu vực, nguồn nước ngầm

cũng liên quan đến nồng độ các chất VOCs trong nước ngầm. Vị trí giếng khai

thác nước của hai nhà máy nước cung cấp cho hai quân Hai Bà Trưng và Đống

Đa tương đối khác nhau. Nhà máy Thanh Lương có bãi giếng nước nằm ở khu

vực ven sông Hồng cung cấp nước cho quận Hai Bà Trưng còn nhà máy nước

Ngô Sỹ Liên nằm trong khu vực trung tâm Hà Nội cung cấp nước cho quận

Đống Đa, vì thế nồng độ trung bình VOCS trong hầu hết nước sinh hoạt lấy ở

khu vực quận Đống Đa cao hơn so với nồng độ các VOCS trong nước sinh hoạt

lấy ở quân Hai Bà Trưng.

Khi khảo sát nồng độ các chất CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4

trong các mẫu nước lấy ở hai quận Cầu Giấy và Thanh Xuân, khu vực được

cung cấp nước sinh hoạt từ hai công ty là Công ty TNHH một thành viên nước

sạch Hà Nội và Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Kinh doanh nước sạch

(VIWACO), thì thấy có sự chênh lệch về nồng độ VOCs trong các mẫu nước

sinh hoạt tại khu vực này, kết quả được chỉ ra ở bảng 3.10 và 3.11.




các mẫu nước sinh hoạt thuộc quận Cầu Giấy


lấy mẫu

Ký hiệu


MN17 0,002 0,002 0,005 0,006

MN18 0,005 0,004 0,007 0,003

MN19 0,004 0,003 0,005 0,004

Phường

Nghĩa Đô

MN20 0,003 0,005 0,003 0,005


MN21 0,005 0,004 0,003 0,006

MN22 0,004 0,006 0,002 0,005

MN23 0,005 0,004 0,007 0,003

Phường

Yên Hoà

MN24 0,004 0,003 0,005 0,004


MN25 0,002 0,002 0,003 0,001

MN26 0,004 0,006 0,005 0,003

MN27 0,004 0,003 0,005 0,004

Phường

Dịch Vọng

MN28 0,003 0,005 0,003 0,005


MN29 0,012 0,009 0,008 0,009

MN30 0,009 0,014 0,018 0,007

MN31 0,008 0,011 0,009 0,009

Phường

Trung Hòa

MN32 0,012 0,013 0,009 0,008

Giá trị trung bình 0,010 0,012 0,011 0.008



Ở quận Cầu Giấy nhà máy nước Mai Dịch cung cấp nước cho toàn bộ

các hộ dân ở phường Dịch Vọng, Yên Hòa và Nghĩa Đô. Riêng phường Trung

Hòa được cung cấp nước bởi Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Kinh doanh

nước sạch (VIWACO). Tương tự như vậy, tại quân Thanh Xuân các mẫu nước

lấy ở các hộ dân phường Kim Giang và Phương Liệt là do Công ty TNHH một

thành viên nước sạch Hà Nôi cung cấp, còn phường Nhân Chính các mẫu nước

lấy ở các hộ dân là do Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Kinh doanh nước

sạch (VIWACO) cung cấp.

Từ bảng 3.9 và 3.10 cho thấy các mẫu nước lấy ở các phường ở hai

quận Cầu Giấy và Thanh Xuân mà có sử dụng nước của Công ty VIWACO thì

nồng độ các chất CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4 cao hơn, và dao dộng trong

khoảng từ 0,008 đến 0,018 mg/L gấp khoảng 2 lần so với các phường khác, sắc

dồ hình 3.6 và 3.7

Hình 3.6. Sắc ký đồ phân tích mẫu nước sinh hoạt

Hình 3.6. Sắc ký đồ phân tích mẫu nước sinh hoạt lấy ở phường TrungHòa,

quận Cầu Giấy



Hình 3.7. Sắc ký đồ phân tích mẫu nước sinh hoạt lấy

ở phường Yên Hòa, quận Cầu Giấy

Bảng 3.11: Nồng độ trung bình của CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4 trong

các mẫu nước sinh hoạt thuộc quận Thanh Xuân


lấy mẫu

Ký hiệu


MN17 0.001 0.006 0.005 0.003

MN18 0.005 0.007 0.004 0.004

MN19 0.004 0.005 0.001 0.002

Phường

Phương Liệt

MN20 0.003 0.005 0.003 0.003




MN21 0.004 0.005 0.003 0.004

MN22 0.002 0.004 0.004 0.003

MN23 0.003 0.005 0.003 0.004

Phường

Kim Giang

MN24 0.004 0.003 0.002 0.002


MN25 0.009 0.012 0.009 0.009

MN26 0.012 0.007 0.011 0.008

MN27 0,012 0,009 0,008 0,009

Phường

Thanh Xuân Trung

MN28 0,009 0,014 0,012 0,007


MN29 0,008 0,011 0,009 0,009

MN30 0,012 0,013 0,009 0,008

MN31 0,009 0,008 0,008 0,007

Phường

Nhân Chính

MN32 0,010 0,014 0,010 0,008


Để khắc phục sự có mặt của các chất cơ clo mạch ngắn trong nước

sinh hoạt có thể sử dụng ozon và tia cực tím để diệt khuẩn. Trong việc dùng

ozon hay tia cực tím diệt khuẩn cho nước máy chỉ có thể thực hiện với những

điều kiện đầy đủ trang thiết bị kĩ thuật, chi phí vận hành và đặc biệt là phải kiểm

soát rất nghiêm ngặt hệ thống đường ống phân phối nước vì các tác nhân này chỉ

có tác dụng diệt khuẩn tại chỗ chứ không tồn dư trong quá trình phân phối nước

như clo. Do đó tất cả các nhà máy nước ở Việt Nam vẫn dùng clo để xử lý và

khử trùng trong quá trình sản xuất nước. Điều đó dẫn đến trong nước sinh hoạt

tại các quận ở nội thành Hà Nội hoàn toàn thấy có các chất CH2Cl2, CHCl3,

C2HCl3 và C2Cl4.



Hai công ty cung cấp nước cho khu vực nội thành Hà Nội có sự khác

biệt về nguồn nước dùng để khai thác, Công ty TNHH một thành viên nước sạch

Hà Nôi dùng nguồn nước ngầm, còn Công ty VIWACO dùng nguồn nước mặt.

Do đặc điểm nước mặt thường có chứa các chất hữu cơ cao hơn nước ngầm nên

khi dùng clo để diệt khuẩn thường dẫn đến hình thành các chất cơ clo, trong các

chất cơ clo mạch ngắn như CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3, C2Cl4 tồn tại ở nồng độ

cao. Công ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội đều sử dụng các giếng

khai thác nước trong địa bàn Hà Nội và khoảng cách cấp nước từ các nhà máy

nước đến các hộ dân tương đối gần và thường có các trạm trung chuyển chứa

nước trước khi cấp nước cho các hộ dân nên nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn

thấp.

Từ các kết quả xác định nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn CH2Cl2,

CHCl3, C2HCl3, C2Cl4 trong nước sinh hoạt lấy ở các hộ dân thuộc nội thành Hà

Nội, và so sánh với TCVN có rút ra một số nhận xét sau:

1. Các mẫu nước sinh hoạt lấy ở 4 quận thuộc nội thành Thành phố Hà Nội

đều phát hiện thấy 4 hợp chất CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3, C2Cl4. Tuy nhiên,

nồng độ trung bình của chúng đều nhỏ hơn giá trị nồng độ tối đa cho phép

theo TCVN (tiêu chuẩn của Bộ y tế Việt Nam) là CH2Cl2: 0,02 mg/L;

C2HCl3: 0,03 mg/L; C2Cl4: 0.02 mg/L và CHCl3: 0,02 mg/L.

2. Do có sự khác biệt về nguồn nước dùng để khai thác cấp cho các nhà máy

cấp nước sinh hoạt nên nồng độ CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3, C2Cl4 trong các

mẫu nước sinh hoạt cũng khác nhau.



KẾT LUẬN

Những kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu cho phép rút ra một

số kết luận sau:

1. Kỹ thuật không gian hơi kết hợp với GC/ECD đã được lựa chọn để xác

định các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong nước sinh hoạt. Phương

pháp tách chất bằng kỹ thuật không gian hơi đã sử dụng 10 mL nước sinh

hoạt và 3g NaCl.

2. Độ thu hồi của phương pháp phân tích đối với các chất diclometan

(CH2Cl2), clorofom (CHCl3), tricloetylen (C2HCl3), tetracloetylen (C2Cl4)

khi sử dụng kỹ thuật không gian hơi và điều kiện phân tích GC/ECD đã

xác định là khá cao từ 85,9 đến 92,2%; giá trị LOD và LOQ của thiết bị

trong khoảng từ 1,4.10-9 đến 3.10-9 mg/L và từ 4,7.10-9 đến 9,9.10-9mg/L;

giá trị LODM và LOQM của phương pháp phân tích nằm trong khoảng từ

1,4.10-8 đến 3.10-8 mg/L và từ 4,7.10-8 đến 9,9.10-8mg/L

3. Đã sử dụng kỹ thuật không gian hơi và GC/ECD để phân tích 64 mẫu

nước sinh hoạt thuộc nội thành Hà Nội, kết quả cho thấy:

Các mẫu nước sinh hoạt lấy ở 4 quận thuộc nội thành Hà Nội đều phát

hiện thấy 4 chất CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4. Nồng độ của 4 chất

này nằm trong khoảng từ 0,002 đến 0,018 mg/L, thấp hơn giá trị tối đa

cho phép theo Tiêu chuẩn của Việt Nam.

Nước sinh hoạt sử dụng nguồn nước mặt làm nguồn khai thác có nồng

độ 4 chất CH2Cl2, CHCl3, C2HCl3 và C2Cl4 cao hơn so với nồng độ 4

chất này trong nước sinh hoạt sử dụng nước ngầm làm nguồn khai

thác.



KHUYẾN NGHỊ

1. Tiếp tục nghiên cứu áp dụng kỹ thuật không gian hơi kết hợp với

GC/ECD để xác định các hợp chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi

khác trong nước cấp sinh hoạt.

2. Nghiên cứu mở rộng phương pháp đã xây dựng để xác định các chất

cơ clo mạch ngắn trong nước giếng khoan sử dụng ở các vùng nông

thôn và vùng sâu, vùng xa.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1. Dương Hồng Anh (2003), Phân tích đánh giá một số chất ô nhiễm hữu cơ

trong nước ngầm cung cấp cho các nhà máy nước tại khu vực Hà Nội và

khả năng hình thành những sản phẩm phụ có độc tính cao trong nước

máy do quá trình khử trùng bằng clo, Luận án tiến sĩ Hoá học, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

2. Nguyễn Xuân Cường (2005), Nghiên cứu sử dụng phương pháp vi chiết

pha lỏng lết hợp với sắc kí khí – đêtectơ cộng kết điện tử xác định hàm

lượng tetracloetylen trong môi trường nước, Luận văn thạc sỹ khoa hoc,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

3. Nguyễn Mai Dung (2008), Nghiên cứu xác định hợp chất clo bay hơi

trong không khí bằng phương pháp vi chiết pha rắn kim rỗng kết hợp với

sắc kí khí (GC-ECD), Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

4. Đặng Văn Đoàn (2009), Xác định hàm lượng các hợp chất cơ clo dễ bay

hơi trong nước của hệ thống sông thuộc khu vực nội thành Thành phố Hà

Nội (Khảo sát sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu), Luận văn thạc sỹ khoa

học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

5. Vũ Thị Quỳnh Hoa (2004), Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định

tetracloetylen trong môi trường nước, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

6. Nguyễn Đức Huệ (2005), Các phương pháp phân tích hữu cơ, NXB Đại

học Quốc gia Hà Nội.

7. Nguyễn Đức Huệ (2006), Độc học môi trường, Giáo trình chuyên đề,

ĐHQG Hà Nội.



8. Nguyễn Đức Huệ (2006), Hoá học hữu cơ, Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên – ĐHQG Hà Nội.

9. Nguyễn Đức Huệ, Trần Mạnh Trí (2005), Nghiên cứu phương pháp vi

chiết pha lỏng trong không gian hơi kết hợp với sắc kí khí xác định một số

ancol, ete, este trong nước, Tạp chí phân tích Hoá, Lý và Sinh học Tập 10

(số 3).

10. Nguyễn Thị Minh Ngọc, Tiếp xúc nghề nghiệp với dung môi hữu cơ

trong không khí và một số biểu hiện độc hại thần kinh, Luận văn thạc sỹ

khoa học, Hà Nội, 2000.

11. Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nhà

xuất bản xây dựng, Hà Nội.

12. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc

gia về chất lượng nước ăn uống, CHXHCHVN.

13. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 24: 2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc

gia về nước thải công nghiệp, CHXHCHVN.

14. Lê ngọc Thạch, Sổ tay dung môi hữu cơ, NXB Giáo Dục, 1999.

15. Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khoẻ con người,

NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

16. Tạ Thị Thảo (2006), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hoá phân tích.

17. Trần Mạnh Trí (2010), Nghiên cứu phát triển phương pháp vi chiết kết

hợp với sắc kí khí phân tích hợp chất hữu cơ bay hơi, Luận án tiến sỹ hoá

học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.

18. Phạm Hùng Việt (2005), Sắc kí khí cơ sở lý thuyết và khả năng ứng

dụng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.



TIẾNG ANH

19. Chunrong Jia, Stuart Batterman, Christopher Godwin, (2008), VOCs in

industrial, urban and suburban neighborhoods, Part 1: indoor and

outdoor concentrations, variation and risk drivers, Almospheric

Environment 42, pp 2083 – 2100.

20. Chunrong Jia, Stuart Batterman, Christopher Godwin, (2008), VOCs in

industrial, urban and suburban neighborhoods, Part 2: Factors affecting

indoor and outdoor concentrations, Almospheric Environment 42, pp.

2101 – 2116.

21. D. P. De Schutter, D. Saison, F. Delvaux, G. Derdelinckx, J. Marie Rock,

h. Neven, Freddy R. Delvaux, (2008), Optimisation of worth volatile

analysis by headspace soild phase microextraction in combination with

gas chromatography and mass spectrometry, Journal of

Choromatography A, 1179, pp. 75-80.

22. D. Saison, D. P. De Schutter, D. Saison, F. Delvaux, J. Marie Rock, h.

Neven, Freddy R. Delvaux, (2008), Optimisation of a complete method

for the analysis of volatiles involved in the flavour stability of beer by

soild phase microextraction in combination with gas chromatography

and mass spectrometry, Journal of Choromatography A, 1190, pp. 342-

349.

23. Dewulf, herman van Langenhove, (1997), Chlorinated C1 and C2

Hydrocarbons and monocylic aromatic hydrocarbons in marine waters:

an overview on fate processes, sampling, analysis and measurements,

Wat. Res. Vol 31, No 8, pp. 1825 - 1838.

24. Environmental Protection Agency (2002), Ground water and drinking

water.



25. Ervoin Eder, (1990), Toxicology of C1 - C3 Chlorinated hidrocacbons,

Choclorinated dioxins and related compounds, part 2.

26. Hiroshi Ito, Takashi Sugiura, Hidenori Nagai, Atsushi Murase, Shuji

Kodama, Yoshinori Inoue, Atsushi Yamamoto, Kazuichi Hayakawa,

(2007), Specific separation of polar analytes on a medium polar

stationary phase by gas chromatography with carrier gas containing

vaporous modifiers, Chromatography, Vol 28, No1.

27. Hiroyuki Kataoka, (2005), Recent advances in solid phase

microextraction and related techniques for pharmaceutical and

biomedical analysis, School of Pharmacy, Shujitsu University,

Nishigawara, Okayyama 703-8516, pp. 65-84.

28. Jinxin Wang, pei Qin, Shucun Sun, (2007), The flux of chloroform and

tetrachloromethane along, an elevational gradient of a coastal salt

marsh, East China, Environmental Pollution 148, pp. 10-20.

29. Jo Dewulf, Tom Huybrechts, Herman van Langehove, (2006),

Developments in the analysis of volatile halogenated compounds, Trends

in Analytical Chemistry, Vol 25, No 4, pp. 300-309.

30. K. Sakai, D. Norback, Y. Mi, E. Shibata, M. Kamijima, T. Yamada, Y.

Takeuchi, (2004), A comparison of indoor air pollutants in Japan and

Sweden: Fomaldehyde, Nitrogen dioxide, and chlorinatef volatile organic

compounds, Environment research, 94, pp 75-85.

31. Supleco, (2000), Chromatography products for analysis and purification.

Australia, pp. 258-265.

32. Shimadzu, Analysis Guidebook - Environmental Analysis.

33. R. Keymeulen, A. Voutetaki, H. Van Langenhove, (1995),

Determination of volatile chlorinnated hydrocarbons in plant leaves by

gas chromatography - mass spectrometry, Journal of Chromatography A,

699, pp. 223 - 229.



34. Rhew C. R., Miller R. B., Weiss F. R., (2008), Chloroform, carbon

tetrachloride and methyl chloroform fluxes in southern California

ecosystems, Atmospheric Environment, 42, pp. 7135-7140.

35. Roose P., Brinkman T. A. U., (1998), Determination of volatile organic

compounds in marine biota, Journal of Chromatography, 799, pp. 233-

248.

36. Schwarzenbach R. P., Gschwend P. M., Imboden D. M. (1993),

Environmental Organic chemistry, John Wiley & Sons, Inc, New York.

37. Smith M. J., (1981), Chemical Engineering Kinetics, 3th edition,

University of California at Davis.

38. Vaclav janda, Petr Vasek, Jana Bizova, Zdenek belohlav, (2004), Kinetic

models volatile chlorinated hydrocarbons removal by zero-valent iron,

Chemosphere, 54, pp. 917-925.

39. Zadora S.M., Grochowalski A., (2008), Using a membrane technique

(SPM) for high fast food sample preparation in the determination of

chlorinated persistent organic pollutants by a GC/ECD method, Food

Che., 111, pp. 230-235.

40. Zoccolillo L., Amendola L., Cafaro C., Insogna S. (2005), Improved

analysis of volatile halogenated hydrocarbons in water by pure and trap

with gas chromatography and mass spectrometric detection, Journal of

chromatography A, 1077, pp. 181-187.



PHỤ LỤC

1. Một số hình ảnh lấy mẫu, phân tích mẫu

2. Một số sắc đồ mẫu thực



PL1.1. Một số hình ảnh về lấy mẫu



PL1.2. Một số hình ảnh về phân tích mẫu



PL2. Một số sắc kí đồ phân tích mẫu thực





















Documents

Khoa Hoá học - hus.vnu.edu.vn (289).pdf · Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô nhiễm nước là một trong các nguyên nhân chính gây tử